Les cyanobactéries, ces algues bleu-vert omniprésentes, des sources chaudes aux glaces arctiques, possèdent une capacité impressionnante à prospérer dans divers environnements. Un acteur clé de leur adaptabilité est une structure récoltant la lumière appelée phycobilisome. Agissant comme des antennes miniatures, ces structures captent l’énergie du soleil et servent également de sorte d’écran solaire, protégeant les bactéries d’une intensité lumineuse excessive.
Un composant crucial de ce système protecteur est une protéine connue sous le nom de protéine caroténoïde orange (OCP). L’OCP agit en « éteignant » ou en dissipant l’excès d’énergie lumineuse qui pourrait autrement endommager la machinerie photosynthétique des cyanobactéries. Ce mécanisme est vital pour la survie lorsque les niveaux de lumière fluctuent considérablement, protégeant ces minuscules organismes des coups de soleil soudains ou des conditions sous-marines changeantes.
Même si les scientifiques savaient que l’OCP jouait un rôle dans la photoprotection, la manière précise dont elle interagissait avec le phycobilisome restait floue. L’emplacement spécifique où l’OCP s’est attaché à ces structures d’antennes complexes était un mystère, surtout compte tenu des diverses variations architecturales trouvées parmi les différentes espèces de cyanobactéries.
Décoder l’emplacement secret de la crème solaire
Des chercheurs de l’Université de Chicago et de la Michigan State University se sont associés pour résoudre cette énigme. Ils se sont concentrés sur deux architectures de phycobilisomes – une avec trois barils et une autre avec cinq – en étudiant comment l’OCP s’est lié à ces structures distinctes. Grâce à une technologie de pointe appelée spectroscopie de particules uniques, ils ont pu suivre le transfert d’énergie à l’échelle nanométrique au sein de chaque type de phycobilisome.
Leurs découvertes, publiées dans les Actes de l’Académie nationale des sciences, ont révélé une adaptation remarquable : malgré la liaison à différents sites au sein des deux structures phycobilisomales distinctes, l’OCP a systématiquement fourni le même niveau d’extinction protectrice. Cette adaptabilité suggère qu’OCP aurait pu initialement évoluer pour se lier à un site spécifique, mais qu’au fil du temps, il a développé la capacité de fonctionner efficacement à d’autres endroits à mesure que l’architecture de ces complexes d’antennes changeait.
Un système modulaire et adaptatif
Cet « équilibre entre modularité et spécificité du site » met en évidence un principe clé dans la conception de la nature : l’efficacité grâce à des mécanismes adaptables. Le système permet une flexibilité tout en maintenant des performances constantes. L’étude démontre que l’OCP ne s’accroche pas simplement à un seul point du phycobilisome, mais présente plutôt une capacité sophistiquée à adapter son emplacement de liaison pour s’adapter à différentes conceptions architecturales.
Cette recherche ouvre des pistes passionnantes pour une exploration future. Squires et son équipe prévoient d’étudier d’autres mécanismes de protection au sein du phycobilisome, notamment des « commutateurs » et des « fusibles » qui régulent la capture et le flux d’énergie en réponse aux conditions de lumière changeantes. Comprendre comment ces éléments complexes fonctionnent ensemble fournira des informations plus approfondies sur la résilience remarquable des cyanobactéries et inspirera de nouvelles approches biomimétiques pour concevoir des plantes plus adaptables et même des technologies énergétiques durables.
