Responsable de la couleur verte des plantes, les mécanismes essentiels à l'émergence de la photosynthèse viennent d'être explorés au niveau des cellules végétales. Des scientifiques des Universités de Neuchâtel (UniNE), Genève (UNIGE) et Grenoble (F), ainsi que de l'ETH Zurich, révèlent leurs découvertes dans la revue eLife. Combinant la biochimie, microscopie électronique, et reconstruction informatique 3D, le phénomène peut maintenant être visualisé dans des images en mouvement au fil du temps.

Tout commence avec des organites bien connus des biologistes :les chloroplastes. Niché dans des cellules végétales, ils contiennent de la chlorophylle, le pigment qui capte l'énergie de la lumière pour assurer la photosynthèse. Cette belle réaction chimique utilise la lumière du soleil pour transformer le dioxyde de carbone de l'air en énergie et en nourriture pouvant être utilisées par les humains.

Mais comment la photosynthèse émerge est encore un mystère. Il est maintenant largement décrit, grâce aux travaux menés à l'Université de Neuchâtel par Rosa Pipitone sous la co-direction d'Emilie Demarsy, boursier SNF Marie Heim-Vögtlin à l'UniNE au début du projet et aujourd'hui maître de conférences à Genève, et Félix Kessler, professeur de physiologie végétale à l'UniNE.

L'étude a porté sur la naissance et la multiplication des chloroplastes dans les cellules d'Arabidopsis thaliana, le rat de laboratoire des phytologues. "Nous avons montré que le phénomène se déroule en deux phases, " explique Felix Kessler. Il y a d'abord une phase de construction, puis une phase de multiplication des chloroplastes. "

Par dessus tout, c'est la rapidité du phénomène qui était surprenante :il faut moins de 24 heures pour un organite précurseur, l'étioplaste, se transformer en un chloroplaste parfaitement fonctionnel. « Nous avons établi une feuille de route complète pour le développement des chloroplastes, un processus crucial pour la croissance et la survie des plantes, ", dit Félix Kessler.

En intégrant un ensemble diversifié de techniques, cette étude, salué par plusieurs experts externes, a conduit à un modèle pour le développement d'un organite. Il s'agit de l'étude la plus complète à ce jour sur l'émergence de la photosynthèse, et ouvre de nouvelles voies de recherche pour optimiser ce procédé dans les plantes d'intérêt agronomique. Ce résultat est également de bon augure pour des méthodes de désherbage plus ciblées, à base d'herbicides qui empêcheraient le verdissement et donc la survie des mauvaises herbes indésirables, avec peu d'effet sur la faune environnante.