Les algues vertes marines ont évolué un pigment appelé siphonein qui protège leur machinerie photosynthétique de la lumière solaire intense. Des chercheurs de l'Université métropolitaine d'Osaka ont découvert comment ce caroténoïde éteint efficacement les états d'énergie nocifs. Cette découverte pourrait inspirer des technologies solaires plus durables.
Sous une lumière solaire intense, les organismes photosynthétiques risquent des dommages dus à l'excès d'énergie lumineuse qui peut produire des molécules d'oxygène réactives endommageant les cellules. Cependant, certaines algues vertes marines ont développé des protections uniques. Une étude menée par des chercheurs de l'Université métropolitaine d'Osaka et leurs collaborateurs a révélé que le pigment siphonein permet une photoprotection efficace chez ces algues.
L'équipe s'est concentrée sur Codium fragile, une algue verte marine qui possède un complexe de récolte de lumière appelé LHCII, similaire à celui des plantes terrestres, mais enrichi de caroténoïdes rares comme le siphonein et la siphonaxanthine. Ces pigments permettent aux algues d'utiliser la lumière verte prédominante sous l'eau pour la photosynthèse.
"Les organismes utilisent les caroténoïdes pour dissiper rapidement l'énergie excédentaire, ou éteindre ces états triplet, par un processus appelé transfert d'énergie triplet-triplet (TTET)", a expliqué Ritsuko Fujii, auteure principale et professeure associée à l'École des études supérieures en sciences et au Centre de recherche sur la photosynthèse artificielle de l'Université métropolitaine d'Osaka.
En utilisant la spectroscopie de résonance paramagnétique électronique (EPR), les chercheurs ont comparé Codium fragile à l'épinard. Chez l'épinard, des traces d'états triplet de chlorophylle nocifs persistaient, mais chez l'algue, ces signaux disparaissaient complètement, indiquant une neutralisation réussie par ses caroténoïdes.
"La clé du mécanisme d'extinction réside dans la rapidité et l'efficacité avec lesquelles les états triplet peuvent être désactivés", a déclaré Alessandro Agostini, co-auteur principal et chercheur à l'Université de Padoue, en Italie.
En combinant des données EPR avec des simulations chimiques quantiques, l'étude a identifié le siphonein à un site de liaison critique dans le LHCII comme principal défenseur, grâce à sa structure moléculaire et à sa position qui disperse efficacement l'énergie excédentaire.
"Notre recherche a révélé que la structure d'antenne des algues vertes photosynthétiques possède une excellente fonction photoprotectrice", a ajouté Agostini.
Publié dans Cell Reports Physical Science le 22 octobre 2025, ce travail met en lumière comment les algues marines ont évolué des pigments pour absorber la lumière sous-marine tout en supportant l'intensité solaire. Fujii a noté : "Nous espérons clarifier davantage les caractéristiques structurelles des caroténoïdes qui augmentent l'efficacité d'extinction, permettant ultimement la conception moléculaire de pigments optimisant les antennes photosynthétiques." Cela pourrait faire avancer des systèmes solaires bio-inspirés résistants aux dommages lumineux.