Le mécanisme de régulation de l'absorption de l'énergie lumineuse, connu sous le nom de «transitions d'état», repose sur la phosphorylation réversible de complexes chlorophylle-protéines collecteurs d'énergie, qui s'associent au PSII à l'état déphosphorylé et au PSI à l'état phosphorylé.
Chez les plantes vasculaires, les transitions d'état ont une ampleur limitée, car seulement 20% de ces complexes (LHCII) sont impliqués. Leur présence est probablement non essentielle pour la survie de la plante, comme suggéré par les effets très limités sur la croissance et sur la forme physique des mutations qui empêchent les transitions d'état chez Arabidopsis. Dans l'algue verte Chlamydomonas, par contre, les transitions d'état impliquent une plus grande fraction de l'antenne PSII (~ 80%). La redistribution très importante des LHCII dans cette algue est difficile à concilier avec un simple rôle d'équilibration de la capacité d'absorption de lumière entre les deux photosystèmes. En effet la redistribution de l'énergie qui a lieu favorise largement la photochimie de PSI au détriment du PSII en conditions de lumière limitante. Sur la base d'un certain nombre d'expériences réalisées dans le passé, nous avions proposé que les transitions d'état chez Chlamydomonas modulent plutôt le rapport entre le flux linéaires et cycliques d'électrons autour PSI.
Il était donc surprenant qu'aucun défaut de croissance ne soit observé dans mutants dépourvus de la kinase qui contrôle les transitions d'état chez Chlamydomonas. Dans cette algue, une interaction étroite existe entre l'activité respiratoire et les transitions d'état. Toute inhibition de l'activité mitochondriale se traduit par une réduction du pool de plastoquinone (la glycolyse étant stimulée par effet Pasteur), entraînant ainsi la transition à l'état 2.
Sur la base de cette observation, nous avons décidé d'explorer le rôle des transitions d'état sur la photosynthèse de Chlamydomonas chez les mutants avec des défauts respiratoires. L'analyse de mutants respiratoires (dum22) et ou inhibés en transition d'état (stt7), ainsi que d'un double mutant affecté dans les deux processus (dst1) leur a permis de montrer le rôle essentiel de ce processus. En conditions où l'ATP supplémentaire ne peut pas être fournie par la respiration, l'augmentation du transfert d'électrons cyclique autour du PSI (liée aux transitions d'état) devient nécessaire pour l'activité photosynthétique (dum22). L'inhibition concomitante des transitions d'état et de la respiration (dst1) diminue le rendement global de la photosynthèse, conduisant finalement à une inhibition de croissance.
