­Trois molécules pour comprendre la photosynthèse

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Published on 15 June 2021

La photosynthèse est le mécanisme utilisé par les végétaux pour transformer l’énergie solaire en énergie chimique nécessaire à la croissance des plantes. Ce mécanisme est réalisé par un assemblage complexe de pigments capables de collecter, transporter et transformer l’énergie solaire. Si le mécanisme général de la photosynthèse est bien compris, son extraordinaire efficacité soulève nombre de questions quant au rôle exact joué par chacun des pigments.

Pour mieux comprendre ces mécanismes de transfert d’énergie, une équipe de l’Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS) associée à une équipe de l’Institut FEMTO-ST (Besançon) a adopté une approche « bottom-up » inédite, consistant à utiliser des pigments modèles isolés les uns des autres sur une surface. Ces pigments sont ensuite réassemblés à l’aide d’un microscope à effet tunnel de sorte à former les premières bases fonctionnelles capables de reproduire les mécanismes de transfert d’énergie intervenant dans la photosynthèse. La pointe du microscope est ensuite utilisée pour générer une excitation locale d’un des pigments (cf. figure). Comme dans la plante, l’énergie absorbée va maintenant voyager afin d’atteindre le pigment chargé de transformer cette énergie. Dans le cadre de l’expérience, un photon est émis par ce dernier pigment. Collecté dans le champ lointain par les chercheurs, ce photon servira de sonde pour suivre le transfert d’énergie. L’étude permet notamment d’identifier le rôle majeur joué par les pigments intermédiaires qui, selon leur nature, amplifient, dirigent ou atténuent le processus de transfert d’énergie. L’approche expérimentale proposée constitue ainsi une plateforme idéale pour reproduire et élucider les mécanismes fins de la photosynthèse.

Pour en savoir plus :
S. Cao et al., Energy funnelling within multichromophore architectures monitored with subnanometre resolution, Nature Chemistry, 1-5 (2021)
https://doi.org/10.1038/s41557-021-00697-z.