Vers un monde équitable et durable

Les plantes convertissent la lumière en une forme d'énergie qu'elles peuvent utiliser - une molécule appelée adénosine triphosphate (ATP) - par le biais de la photosynthèse. Il s'agit d'un processus complexe qui produit également du sucre, que la plante peut utiliser ultérieurement comme source d'énergie, et de l'oxygène. Certaines bactéries qui vivent dans les couches exposées des sources d'eau qui sont exposées à la lumière peuvent également convertir la lumière en ATP, mais le processus qu'elles utilisent est plus simple et moins efficace que la photosynthèse. Néanmoins, les chercheurs du Technion ont découvert que ce processus est moins limité qu'on ne le pense.

‍
Les rhodopsines sont les pompes à protons commandées par la lumière que les bactéries utilisent pour produire de l'ATP. Alors que la photosynthèse est un processus qui implique de multiples étapes et protéines, la rhodopsine réalise tout elle-même. Les rhodopsines sont activées par une molécule appelée "rétinal", qui absorbe la lumière. Plus précisément, dans ces protéines, le rétinal absorbe la lumière verte. Une autre molécule, une "antenne" caroténoïde, permet d'absorber également la lumière bleue, augmentant ainsi la quantité d'énergie que la rhodopsine peut produire.

Toutefois, ces antennes n'ont été trouvées jusqu'à présent que chez deux rares espèces de bactéries, alors que la moitié des bactéries vivant à la surface des océans et des lacs contiennent un gène de rhodopsine.

Pour l'étudiant diplômé Ariel Chazan, qui travaille sous la direction du professeur Oded Béjà de la faculté de biologie du Technion, cela semble étrange. La capacité d'absorber la lumière dans la gamme des bleus est avantageuse, car la lumière bleue pénètre plus profondément dans l'eau. De plus, les caroténoïdes sont largement répandus dans la nature. Se pourrait-il qu'un outil utile traîne dans la nature et qu'aucune bactérie ne le ramasse ? Ariel Chazan a émis l'hypothèse que les antennes utilisées par de nombreuses bactéries n'avaient pas encore été découvertes. Il s'est donc mis en quête de ces antennes.

‍
Comment trouver une molécule sans savoir exactement ce que l'on cherche ? Ariel Chazan a prélevé de l'eau dans le lac Kinneret et a isolé des pompes à protons connues de la rhodopsine. Il les a ensuite utilisées comme appât pour pêcher des antennes potentielles dans la même eau. Les molécules qui se fixent sur les rhodopsines et augmentent leur production d'énergie sous lumière bleue sont celles qu'il recherchait. Il en a trouvé plusieurs ; De nombreuses variantes de molécules que les scientifiques ne connaissaient pas dans le contexte des rhodopsines et que les microbes utilisaient apparemment pour produire plus d'énergie à partir de la lumière à laquelle ils étaient exposés.

M. Chazan a procédé aux mêmes expériences sur l'eau des océans. Il s'efforçait également de prouver autre chose : que les molécules qu'il avait trouvées étaient des antennes de rhodopsine efficaces, non seulement dans un tube à essai, mais aussi à l'intérieur des cellules vivantes. Toutes les expériences se sont révélées positives.

"Il s'agit de nouvelles connaissances sur les producteurs primaires de la planète, c'est-à-dire les organismes qui produisent de l'énergie disponible pour les êtres vivants à partir de sources d'énergie inorganiques. D'autres organismes les mangent et utilisent ainsi l'énergie déjà présente dans le système. Nous avons donc découvert que la quantité d'énergie qui entre dans la chaîne alimentaire est plus importante qu'on ne le pensait", a déclaré M. Chazan pour expliquer l'importance de sa découverte. La communauté scientifique s'accorde à reconnaître les implications considérables de cette étude, qui a récemment été publiée dans la revue Nature.

Les travaux ont été réalisés par une équipe internationale, comprenant des groupes du Japon, d'Espagne et d'Israël. La méthode de "pêche" utilisée par M. Chazan est ancienne, presque dépassée. "Les gens étaient un peu sceptiques lorsque je l'ai proposée", a-t-il déclaré. "Mais j'aime appliquer des techniques existantes d'une manière qui n'avait jamais été utilisée auparavant. Il ne faut pas oublier les vieux outils sous prétexte qu'il y a quelque chose de plus récent et de plus brillant dans notre boîte à outils. Aller sur le terrain, voir ce que la nature nous offre, demande plus d'efforts que de commander des kits industriels propres et de tout faire en laboratoire. Mais ces kits stériles sont plus éloignés de la nature que nous souhaitons étudier, et des choses se perdent dans la transition."

Pour lire l'article complet dans Nature, cliquez ici.

‍