• Botanique: un chloroplaste artificiel a été construit et logé dans une petite goutte qui permet de contrôler la photosynthèse!____¤202005

     

    Une étude, dont les résultats intitulés «Light-powered CO2 fixation in a chloroplast mimic with natural and synthetic parts» ont été publiés dans la revue Science et sont disponibles en pdf, a permis de construire un chloroplaste artificiel dans une petite goutte qui permet de contrôler la photosynthèse.

     

    Rappelons tout d'abord que «le chloroplaste est un organite spécifique des cellules végétales et des algues», qui «est le théâtre de la photosynthèse, l'ensemble des réactions biochimiques qui transforment le CO2 en sucres» grâce à l'énergie du Soleil. Dans ce conteste, l'étude ici présentée est parvenue à construire «un chloroplaste artificiel, à l'interface entre les mondes biologiques naturels et synthétiques».

     

    Concrètement, «les réactions de la photosynthèse sont séparées en deux phases distinctes: la phase lumineuse, dont les réactions dépendent de la lumière du Soleil pour fonctionner, et une seconde phase indépendante de la lumière, appelée le cycle de Calvin»: en premier lieu «lors de la phase lumineuse, la plante transforme l'énergie du Soleil en énergie chimique (ATP) par l'intermédiaire de la chlorophylle», puis l'énergie chimique «est utilisée dans le cycle de Calvin, durant lequel les molécules carbonées sont synthétisées».

     

    Dans le chloroplaste artificiel qui a été construit dans le cadre de cette étude, «la phase lumineuse est assurée par les thylakoïdes extraits des épinards», qui «sont des petits sacs membranaires compris dans les chloroplastes qui contiennent la chlorophylle», tandis que «la seconde phase est assurée par un module artificiel mis au point par les scientifiques: le cycle CETCH pour crotonyl-coenzyme A (CoA)/ethylmalonyl-CoA/hydroxybutyryl-CoA». Le module artificiel «contient 18 biocatalyseurs qui effectuent les réactions successives aboutissant aux molécules carbonées».

     

    Ces deux éléments ont été ensuite combinés «dans un seul compartiment, des microgouttelettes d'environ 100 µm de diamètre», grâce «à une plateforme de microfluidique, capable de produire des microgouttelettes d'émulsion 'eau dans huile' en série», ces microgouttelettes remplaçant, dans cette construction, la cellule.

     

    Puis les microgouttelettes ont été «disposées dans une chambre pour suivre leur activité» et «s'assurer que ces mini-usines photosynthétiques fonctionnent» en évaluant «la quantité de NADPH fluorescent après stimulation»: en effet, le NADPH étant «l'un des produits de la phase lumineuse de la photosynthèse», si «le chloroplaste artificiel est opérationnel, la chambre devient fluorescente».

     

    Il est ainsi apparu qu'en «modulant la composition de la microgouttelette et de la quantité de lumière qui stimule les thylakoïdes», ce chloroplaste artificiel peut convertir le CO2  «cent fois plus vite que les précédentes constructions semi-synthétiques réalisées par l'équipe».

     

     


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