Une étude, dont les résultats intitulés «A 12 Å carotenoid translocation in a photoswitch associated with cyanobacterial photoprotection» ont été publiés dans la revue Science, a permis de mettre en évidence un mécanisme spécifique de photoprotection chez les cyanobactéries qui est basé sur le déplacement et le changement de couleur d'un pigment.

Rappelons tout d'abord que les cyanobactéries, «apparues il y a environ 2,5 - 3 milliards d'années», qui sont «présentes dans les eaux douces ou salées, à la surface des sols, dans les zones froides ou chaudes», sont, grâce à leur capacité de photosynthèse, à l’origine de la présence d’oxygène dans l’atmosphère.

Cependant, si comme les plantes et les algues, elles utilisent la lumière comme source d’énergie, elles «doivent aussi s'en protéger lorsque celle-ci devient trop intense», car un excès de lumière peut être mortel pour elles en raison «de la production de dérivés réactifs de l’oxygène tels que les radicaux libres».

En réaction, la photoprotection des cyanobactéries consiste en la conversion en chaleur d'une partie de l’énergie qu’elles collectent par «un mécanisme moléculaire découvert récemment» dont l’élément clé est l’Orange Carotenoid Protein (OCP), une protéine soluble photoactive, qui contient un caroténoïde, un pigment capable d’absorber la lumière.

Dans ce contexte, l'étude ici présentée a élucidé, «en combinant des techniques sophistiquées de chimie des protéines et de génétique», la structure tridimensionnelle de la forme active de la protéine OCP: ainsi, pour la première fois, on a pu observer «comment, en absorbant la lumière, le caroténoïde effectue un changement de position et de conformation important».

Plus précisément, il est apparu que «le pigment se déplace de douze angströms (soit douze fois un dixième de milliardième de mètre) à l’intérieur de la protéine OCP» passant «d’une forme orange inactive à une forme rouge active» de sorte que c'est ce mouvement, en modifiant la conformation de la protéine OCP, qui «permet de protéger les cellules des stress oxydatifs».

Ces travaux, qui affinent «les connaissances des mécanismes de transfert d’énergie et de photoprotection chez les cyanobactéries», ouvrent «de nouvelles perspectives pour la biologie de synthèse et pour la production de biomolécules d'intérêt industriel».