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Fait marquant

Le chaînon manquant de la théorie chimiosmotique



​Une collaboration nous a permis de mettre en évidence l'action du canal potassique TPK3 sur l’utilisation de la lumière par le transfert d’électrons, et donc la capacité de survie de la plante.

Publié le 15 novembre 2013
Chez les plantes, la photosynthèse permet la conversion de l’énergie lumineuse en carbone organique grâce à la génération de pouvoir réducteur par le transfert d’électrons et à la production d'énergie sous forme d’ATP. L'élément qui relie les deux phénomènes est le gradient électrochimique de protons ou proton force motrice (pmf) qui est produit par transfert d'électrons et consommé par la synthèse d'ATP (Figure).

Dans le cadre d’une collaboration internationale, l’équipe D-Phy-chloro du Laboratoire de Physiologie Cellulaire & Végétale a pu identifier un nouvel élément du processus photosynthétique chez la plante Arabidopsis thaliana : le canal potassique TPK3. TPK3 régule la répartition du gradient électrochimique de protons entre ΔpH et ΔΨ (Figure) en permettant un flux de potassium qui compense l’accumulation des protons à la lumière. Son activité contrôle l’utilisation de la lumière par le transfert d’électrons, et influence donc la capacité de survie de la plante.

En étant l'élément responsable de l'électro-neutralité du flux de protons photosynthétique, TPK3 est un élément clé de la théorie chimiosmotique, dont l’existence n’avait jamais été prouvée au niveau moléculaire.

L’activité photosynthétique génère une pmf qui est composée d’une partie électrique, ΔΨ, et d’un gradient de protons, ΔpH. Chez la plante sauvage (WT), l’activité de TPK3 permet un efflux de charges, une diminution du ΔΨ et donc une augmentation du ΔpH. Chez le mutant (tpk3), le ΔΨ ne diminue pas, et empêche une utilisation efficace de la lumière pour la photosynthèse.
La théorie chimiosmotique, postule que l'« intermédiaire de haute énergie » dans les processus cellulaires de transduction énergétique (respiration cellulaire et photosynthèse) est un gradient de concentration de protons établi à travers la membrane interne de l'organite concerné, mitochondrie ou chloroplaste, ou à travers de la membrane plasmique chez les bactéries.

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