De nombreux organismes ont besoin de pouvoir capter la lumière, que ce soit pour alimenter des processus métaboliques ou pour permettre l’appréhension de l’environnement par la vision. La lumière est généralement capturée via des protéines photosensibles transformant la lumière en énergie ou en signal électrique. Récemment, une équipe de biologistes a découvert un tout nouveau type de protéine « mangeuse de lumière ». 

Alors qu’ils étaient en quête d’une protéine « mangeuse de lumière », des composants protéiques cellulaires aidant les plantes et les microbes à absorber la lumière du soleil, une équipe scientifique a découvert un nouveau type de protéine au fond de la mer de Galilée en Israël.

Cela faisait 50 ans qu’une telle découverte n’avait pas été faite en matière d’innovation protéique. Cette découverte inattendue pourrait permettre aux chercheurs de mieux comprendre comment les microbes traitent la lumière. Elle pourrait également permettre d’initier de nouvelles recherches sur la gestion de la lumière et de développer de nouvelles méthodes de stockage des données.

De nombreux organismes utilisent des protéines sensibles à la lumière afin de récolter le plus efficacement possible l’énergie du soleil. Certains utilisent la chlorophylle pour convertir la lumière du soleil lors de la photosynthèse, tandis que d’autres utilisent des rhodopsines, c’est-à-dire des protéines qui se lient les unes aux autres pour former un complexe de vitamine A appelé rétinal permettant de capturer la lumière.

La rhodopsine la mieux connue est celle intégrée dans les cellules photoréceptrices de nos yeux, où elle nous aide à percevoir notre environnement même lorsqu’il fait sombre.

rhodpsine retinal proteine vitamine A vision

Image du haut : les rhodopsines (type I et II) sont des protéines photo-sensibles présentes chez de nombreux organismes permettant de capter la lumière. Image du bas : le rétinal est l’une des trois formes de la vitamine A ; il permet d’absorber la lumière et constitue la base moléculaire de la vision. Crédits : BioCells/NeuroTiker

Une autre forme de la rhodopsine, quant à elle, aide de petits organismes comme des algues ou des bactéries à absorber la lumière pour qu’ils puissent ensuite la transformer en énergie chimique. À l’origine, les scientifiques étaient à la recherche de ce second type de rhodopsine lorsqu’ils collectèrent des échantillons d’ADN issus de la mer de Galilée (Israël).

Dans leur laboratoire, les chercheurs ont passé ces échantillons au crible afin de trouver les gènes codant pour des protéines photoréactives. En administrant du rétinal à la bactérie Escherichia coli qui contenait l’ADN en question, celle-ci est devenue violette, indiquant la présence potentielle de rhodopsines.

En poursuivant leurs investigations, les scientifiques ont eu la surprise de découvrir un tout nouveau type de protéine « dévoreuse de lumière ». Celle-ci a été été baptisée héliorhodopsine. Son ADN est similaire à celle de la rhodopsine générant de l’énergie chimique. Mais, au regard de la longue durée de son cycle de conversion lumière/énergie, les biologistes suspectent que — tout comme la rhodopsine présente dans nos yeux — celle-ci est aussi une protéine photosensible. Les résultats de la découverte ont été publiés dans la revue Nature.

heliorhodopsine proteine photosensible

L’héliorhodopsine est un nouveau type de protéine photo-sensible présent chez de très nombreux organismes. L’image (c) présente sa structure protéique, tandis que l’image (d) montre comment elle s’insère dans la membrane cellulaire. Crédits : Alina Pushkarev & al.

Cette nouvelle protéine semble être présente partout : dans les algues, les bactéries, les archées (bactéries unicellulaires sans organites) et même dans les virus trouvés dans les sols. Elle se trouve aussi dans chacun des organismes principaux constitué d’eau vivant sur Terre. Des micro-organismes et des bactéries dont les scientifiques n’avaient jusque-là jamais pensé qu’ils puissent être sensibles à la lumière contiennent aussi cette nouvelle famille de protéine.

L’héliorhodopsine pourrait avoir des applications dans de très nombreux domaines de recherche, allant du stockage de données à l’optogénétique (manipulation des cellules nerveuses grâce à la lumière). Mais les scientifiques devront d’abord répondre à de nombreuses interrogations sur les aspects les plus fondamentaux de cette nouvelle protéine.

Source : Nature

2 Réponses

  1. Thurel

    Super commentaires qui expliquent bien l’incomprehensible pour la beotienne que je suis : bravo et merci

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