01 Mai 2017  |  Énergie
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 02/2017

Comment les végétaux gèrent le trop-plein d’énergie solaire

La photosynthèse, c’est-à-dire la conversion d’énergie lumineuse en énergie chimique par les plantes, est essentielle à la vie sur terre. Un excès de lumière s’avère toutefois néfaste pour les complexes de protéines responsables de ce processus. Des chercheurs de l’UNIGE ont découvert comment Chlamydomonas reinhardtii, une algue unicellulaire mobile, active la protection de sa machinerie photosynthétique.

Grâce à la photosynthèse, l’énergie du soleil est convertie par les végétaux en énergie chimique, afin de produire des sucres pour se nourrir. La première étape de ce processus, qui se déroule dans des compartiments cellulaires nommés chloroplastes, consiste à capturer des photons grâce à la chlorophylle. Si la lumière est essentielle aux plantes, un excès de soleil pourrait endommager leur machinerie photosynthétique, ce qui affecterait leur croissance et leur productivité. Pour se protéger, les plantes activent alors un mécanisme de protection lorsque la lumière est trop abondante, qui fait appel à une série de protéines capables de convertir l’excès d’énergie en chaleur, pour la dissiper.
Une étude réalisée par des chercheurs de l’Université de Genève (UNIGE), publiée dans la revue PNAS, indique que les récepteurs (UVR8) qui détectent les rayons ultraviolets provoquent l’activation d’une valve de sécurité qui permet de dissiper l’excès d’énergie sous forme de chaleur. Un second rôle protecteur est ainsi attribué à ces récepteurs, dont l’équipe genevoise avait déjà montré la capacité à induire la production d’une crème solaire anti-UV.
 
L’algue Chlamydomonas reinhardtii. Image prise au microscope électronique.
(© Sylvain Loubéry, UNIGE)
 
 
Un récepteur qui déclenche le mécanisme de protection
«Ce sont les rayons ultraviolets de type B qui sont susceptibles de causer le plus de dégâts à l’appareil photosynthétique, et nous avons voulu savoir s’ils jouaient un rôle de déclencheur du mécanisme de protection et, le cas échéant, lequel», expliquent Michel Goldschmidt-Clermont et Roman Ulm, professeurs au Département de botanique et biologie végétale de la Faculté des sciences de l’UNIGE. Ces travaux, menés en collaboration avec des chercheurs du Laboratoire de physiologie cellulaire & végétale (CEA/CNRS/Université Grenoble Alpes/INRA) et de l’Université de Californie, ont été effectués sur Chlamydomonas reinhardtii, une algue mobile unicellulaire employée comme organisme modèle.
 
Produire des protéines qui détournent l’énergie
L’équipe de Roman Ulm avait découvert, en 2011, l’existence d’un récepteur aux UV-B, baptisé UVR8, dont l’activation permet aux plantes de se défendre contre ces UV et d’élaborer leur propre «crème solaire» moléculaire. Les chercheurs découvrent aujourd’hui, que chez cette algue, ce récepteur déclenche un deuxième mécanisme de protection. «En effet, lorsque le récepteur UVR8 détecte des UV-B, il active un signal qui enclenche, au niveau du noyau cellulaire, la production de protéines, qui seront ensuite importées dans les chloroplastes. Une fois intégrées à l’appareil photosynthétique, elles contribuent à détourner l’énergie excédentaire, qui sera dissipée sous forme de chaleur grâce à des vibrations moléculaires», détaille Guillaume Allorent, premier auteur de l’article.
Chez les plantes, la perception des UV-B par ce récepteur est également importante pour la protection de la machinerie photosynthétique, mais le mécanisme n’a pas encore été élucidé. «Il est cependant crucial pour la productivité agricole et l’exploitation biotechnologique des processus photosynthétiques, de mieux comprendre les mécanismes responsables de la photoprotection contre la lumière solaire et ses rayons UV-B», indique Michel Goldschmidt-Clermont. La recherche se poursuit.
 
Michel Goldschmidt-Clermont
UNIGE
Tél.: 022 379 61 88
Michel.Goldschmidt-Clermont@unige.ch
 
Roman Ulm
UNIGE
Tél.: 022 379 36 50
Roman.Ulm@unige.ch


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