Les diatomées sont des microalgues photosynthétiques primordiales, rencontrées dans tous les océans de la planète et dont la contribution à la production biologique du carbone océanique s'élève à environ 40 %. Parmi les composantes du phytoplancton eucaryote (organismes photosynthétiques marins), les diatomées sont donc l'élément principal de la pompe biologique de carbone. le fait qu'elles soient capables d'une activité de photosynthèse optimale dans un large éventail d'environnements est considéré comme étant un élément clé de leur montée en puissance dans les océans contemporains (Figure 1). Pourtant, les mécanismes utilisés par les diatomées pour s'acclimater aux changements de leurs conditions environnementales, et en particulier aux fluctuations de l'intensité de la lumière, demeurent en grande partie obscures.



En combinant des techniques de biophysique les plus avancées à de nouveaux outils moléculaires, l'étude que nous avons coordonné, (composée de Français, Belges, Italiens et Américains), a identifié un composant essentiel des mécanismes de photo-acclimatation chez l'organisme modèle Phaeodactylum tricornutum. Lorsque l'absorption de la lumière est supérieure à la capacité de photosynthèse, les organismes photosynthétiques augmentent la dissipation thermique de l'énergie absorbée par le biais d'un processus qui est visualisé comme une augmentation du quenching non-photochimique (NPQ) de la fluorescence chlorophyllienne.

Jusqu'à présent, la réponse NPQ des diatomées était interprétée par des changements de la composition de pigment, suite à la conversion du caroténoïde diadinoxanthine en diatoxanthine. Par l'utilisation de lignées transgéniques antisenses et d'écotypes rencontrés à plusieurs endroits à travers le monde, ces chercheurs ont mis en évidence que la protéine LHCX-1 (membre de la famille LHCSR : light-harvesting complex stress-related), était une composante essentielle de la machinerie NPQ de Phaeodactylum. Dans cette algue, LHCX-1 se comporte comme un amplificateur naturel de dissipation d'énergie thermique, fournissant aux cellules un mécanisme essentiel permettant d'anticiper les changements brusques en lumière sous-marine. Le gène LHCX-1 offre un avantage sélectif de croissance à P. tricornutum, et a été ciblé au cours de l'évolution adaptative, comme le révèle une analyse comparative des différents écotypes de Phaeodactylum (Figure 2).



Globalement, cette étude fournit de nouveaux éléments moléculaires nécessaires à la compréhension des bases du succès écologique des diatomées dans les océans du monde.