Les algues ont un super pouvoir qui les aide à se développer rapidement et efficacement. De nouveaux travaux dirigés par Adrien Burlacot de Carnegie jettent les bases du transfert de cette capacité aux cultures agricoles, ce qui pourrait aider à nourrir plus de personnes et à lutter contre le changement climatique. Leurs découvertes sont publiées dans Nature .

Les cellules végétales, les algues et certaines bactéries sont capables de convertir l'énergie solaire en énergie chimique en utilisant une série de réactions biochimiques appelées photosynthèse. Ce processus a rendu l'atmosphère terrestre riche en oxygène, permettant à la vie animale de se développer et de prospérer, et sous-tend l'ensemble de notre chaîne alimentaire.

La photosynthèse se déroule en deux étapes. Dans le premier, la lumière est absorbée et utilisée pour synthétiser des molécules d'énergie, avec de l'oxygène comme sous-produit. Ces molécules d'énergie sont ensuite utilisées pour alimenter la deuxième étape, dans laquelle le dioxyde de carbone de l'air est fixé en sucres à base de carbone, tels que le glucose et le saccharose.

Parce que la photosynthèse est un processus si ancien - qui est antérieur à la composition actuelle de l'atmosphère et qui, en fait, l'a façonnée - elle n'est pas particulièrement efficace. Le mécanisme par lequel les plantes captent le dioxyde de carbone de l'air est victime de son propre succès. Dans une atmosphère riche en dioxyde de carbone, c'était un jeu d'enfant pour les plantes de capter le carbone nécessaire à la deuxième étape. Mais maintenant, c'est une autre histoire et les plantes sont limitées par la quantité encore faible de dioxyde de carbone dans l'atmosphère et ne peuvent pas le bloquer efficacement.

Heureusement, les algues photosynthétiques ont développé des mécanismes qui augmentent leur efficacité en concentrant le dioxyde de carbone autour de l'enzyme chargée de le fixer en sucres. Ce boost biochimique fait partie de ce qui permet aux algues de se développer si rapidement.

"Si les outils cellulaires sous-jacents à cette capacité peuvent être exploités, cela nous permettrait de concevoir des plantes plus productives", a expliqué Burlacot. "Cela aiderait à lutter contre le changement climatique en séquestrant davantage de dioxyde de carbone de l'atmosphère et aiderait à lutter contre la faim dans le monde en produisant plus de nourriture."

Burlacot et des collaborateurs de l'Université d'Aix-Marseille (Ousmane Dao, Pascaline Auroy, Stephan Cuiné, Yonghua Li-Beisson et Gilles Peltier) ont pu élucider la voie énergétique qui alimente la capacité des algues à concentrer le dioxyde de carbone.

Afin d'être transporté à travers les membranes biologiques dans lesquelles se produit la deuxième étape de la photosynthèse, le dioxyde de carbone atmosphérique doit être converti en bicarbonate, puis à nouveau. Les chercheurs ont révélé comment les cellules créent l'énergie nécessaire à cette série d'altérations, permettant de concentrer le dioxyde de carbone sans couper l'alimentation électrique de la cellule pour le processus de fixation du carbone.

"On sait depuis longtemps que la capacité des algues à concentrer le dioxyde de carbone et à améliorer l'efficacité photosynthétique nécessitait de l'énergie, mais les mécanismes moléculaires de ce processus sont restés mal compris jusqu'à présent", a conclu Burlacot. "Notre travail a dévoilé la boîte à outils énergétique dont nous avons besoin pour améliorer la capture du carbone dans la photosynthèse."