Potentiel de la science: Peut-on améliorer les capacités photosynthétiques des plantes ?

Résumé : La photosynthèse, en transformant l’énergie de la lumière en énergie chimique
d’une part et en permettant la fixation du carbone du CO 2 atmosphérique d’autre part, assure
la synthèse d’une grande partie de la biomasse primaire de la planète. La voie d’entrée du
carbone utilise une enzyme spécifique très ancienne, la ribulose bisphosphate carboxylase
oxygénase ouRubisco. Cette enzyme bisfonctionnelle a tout d’abord fonctionné, au cours des
périodes géologiques, comme carboxylase quand la tension d’oxygène dans l’atmosphère était
très basse. L’activité photochimique de la photosynthèse libérant de l‘oxygène, la tension
d’oxygène a augmenté fortement et la Rubisco a manifesté une activité oxygènase qui est ve-
nue en compétition avec la fonction carboxylase, réduisant la capacité d’assimilation de car-
bone et, en conséquence, la synthèse de biomasse par la photosynthèse. En réaction à cette
évolution, les organismes photosynthétiques (bactéries et plantes de photosynthèse C4) ont
développé des mécanismes permettant de contrecarrer les effets de l’oxygène sur l’activité
de la Rubisco en augmentant la teneur en CO2 dans l’environnement de cette enzyme. C’est ce
qui est décrit dans cet article. La connaissance de ces phénomènes a conduit les chercheurs à
développer des voies photosynthétiques nouvelles chez les espèces végétales qui ne se sont
pas adaptées à l’accroissement de la tension en oxygène, c’est-à-dire les plantes de type C3,
le riz notamment. Les biotechnologies vertes (génomique, biologie synthétique, biologie des
systèmes, etc.) sont des outils indispensables à ces recherches et à la détermination de cibles
à développer pour améliorer la productivité des plantes.
Mots clés : Adaptation à l’environnement, Amélioration génétique, Photorespiration, Photo-
synthèse, Rubisco