Les microalgues vertes, ancêtres des plantes, sont des organismes microscopiques vivant principalement dans toutes les eaux de la planète. Comme les plantes, elles sont capables de réaliser la photosynthèse, une réaction métabolique complexe qui permet de convertir le CO₂ en biomasse et en oxygène grâce à l’énergie solaire. Chez ces microorganismes, la lumière n’est pas seulement une source d’énergie pour la photosynthèse, mais également une source d’information sur leur environnement. Grâce à des senseurs spécifiques, appelés photorécepteurs, les algues perçoivent certaines couleurs de la lumière et, suivant les conditions, s’en rapprochent (phototaxie positive) ou s’en éloignent (phototaxie négative), mais elles régulent aussi leur horloge biologique interne et leur cycle de vie sexuelle. Enfin, quand l’intensité lumineuse devient trop forte et sature les capacités photosynthétiques (en plein soleil par exemple), l’excès de lumière devient toxique, produisant ainsi des espèces excitées de l’oxygène qui entraînent des dommages cellulaires. Pour s’en protéger, les organismes photosynthétiques sont capables de réduire rapidement la quantité d’énergie lumineuse absorbée en activant des mécanismes de photoprotection qui dissipent l’excès de lumière en la transformant en chaleur.

En collaboration avec des chercheurs Japonais (National Institute for Basic Biology, Okazaki) et Allemands (Humboldt University of Berlin; Friedrich Schiller University, Jena; Bielefeld University), l'équipe de Giovanni Finazzi et Dimitris Petroutsos de notre laboratoire, a identifié un des liens moléculaires qui relie la perception de la lumière, la photosynthèse et la photoprotection chez l’algue verte Chlamydomonas reinhardtii. Les chercheurs ont montré que Chlamydomonas intègre les informations liées à l’intensité lumineuse grâce à un photorécepteur particulier (PHOTOTROPINE). Ce photorécepteur, sensible à la lumière bleue, permet à l’algue d’optimiser la quantité d’énergie lumineuse pour sa photosynthèse et éventuellement d’enclencher les mécanismes de photoprotection. Ce mécanisme, qui relie la détection de la lumière, son utilisation et sa dissipation, est probablement apparu dans les océans, c’est-à-dire l’environnement où les organismes photosynthétiques ont évolué et où a lumière bleue domine le spectre visible disponible. Ce mécanisme a vraisemblablement contribué à la colonisation des terres par les organismes photosynthétiques et a finalement disparu chez les plantes exposées à la totalité du spectre visible.