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26 novembre 2012

Une enzyme à l’origine des cyanobactéries « caméléons »

 

La lumière est une source d’énergie essentielle à la photosynthèse, sur terre comme dans la mer. Certaines cyanobactéries océaniques, les plus petits représentants du phytoplancton, sont même capables d’« adaptation chromatique » : elles peuvent modifier leur pigmentation selon la couleur de la lumière ambiante. Des chercheurs du laboratoire Adaptation et diversité en milieu marin (CNRS/UPMC) viennent de découvrir l'enzyme qui leur confère cette remarquable plasticité.

 

Les « adaptateurs chromatiques » sont de véritables caméléons qui peuvent vivre aussi bien dans les eaux côtières vertes que dans les eaux bleues du large en modifiant leur pigmentation. Lorsqu'elles les cellules de Synechococcus sont maintenues en lumière bleue (cellules orange), elles capturent préférentiellement la partie bleue du spectre solaire ; en lumière verte (cellules roses), c'est le vert qu'elles capturent le mieux. © Frédéric Partensky & Laurence Garczarek

 

 

L'océan est pour la flore qu'il abrite un milieu particulièrement variable du point de vue de ses propriétés optiques : les eaux côtières sont vertes, les eaux du large bleues... De plus, toutes les longueurs d'ondes du spectre solaire ne pénètrent pas également en profondeur : le rayonnement ultraviolet et la lumière rouge sont absorbés dès les premiers mètres, puis le jaune et le vert plus bas dans la colonne d'eau, et c'est la lumière bleue qui pénètre le plus profondément. Dans cet environnement changeant, certaines cyanobactéries, les représentants les plus petits et les plus abondants du phytoplancton, sont capables « d'adaptation chromatique ». Exposées à la lumière verte, des cellules du genre Synechococcus vont synthétiser des pigments qui capturent spécifiquement cette couleur, mais si on les passe en lumière bleue, elles peuvent, en moins d'une semaine, changer leur pigmentation pour absorber cette nouvelle longueur d’onde. Des chercheurs de la station biologique de Roscoff, associés à deux équipes américaines, viennent de décrire le mécanisme moléculaire à la base de ce phénomène.

« Pour absorber la lumière, ces cyanobactéries « caméléons » utilisent des antennes sophistiquées formées d'un ensemble complexe de protéines et de pigments bleu, orange et rose. C'est une variation dans la composition pigmentaire qui leur permet de capturer de préférence le bleu ou le vert » expliquent Frédéric Partensky et Laurence Garczarek, coauteurs de l’étude publiée dans PNAS. Le responsable est une enzyme spécifique, baptisée MpeZ, qui change la proportion entre pigments rose et orange de l’antenne. « Si le rose est dominant, la lumière verte sera absorbée plus facilement ; si c’est l'orange qui l’emporte, c’est la lumière bleue qui sera capturée » expliquent les chercheurs. Une capacité d’adaptation qui permettrait à ces cyanobactéries d'être compétitives dans les zones d’interface entre les eaux côtières et celles du large ou entre les eaux de surface et profondes.

 

 

Référence 

« A phycoerythrin-specific bilin lyase-isomerase controls blue-green chromatic acclimation in marine Synechococcus », article publié dans Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA du 16 novembre 2012 par Animesh Shukla, Avijit Biswas, Nicolas Blot, Frédéric Partensky, Jonathan A. Karty, Loubna A. Hammad, Laurence Garczarek, Andrian Gutu, Wendy M. Schluchter et David M. Kehoe.

 

Contacts chercheurs

Frédéric Partensky, Adaptation et diversité en milieu marin, UMR7144, Place Georges Teissier, BP 74, 29682 ROSCOFF CEDEX
partensk@sb-roscoff.fr - 02 98 29 25 64

Laurence Garczarek, garczare@sb-roscoff.fr

 

Contact communication 

Marielle Guichoux, Chargée de communication, Station biologique de Roscoff - guichoux@sb-roscoff.fr