Planète bleue, photosynthèse rouge et verte

Les auteurs exposent les grandes lignes des processus impliqués dans la photosynthèse : la capture de l’énergie lumineuse et la fixation du carbone inorganique en carbone organique par la Rubisco. Ce chapitre présente aussi une vue d’ensemble du cycle global du carbone, ses changements au cours de l’évolution.

L’auteur retrace l’évolution des organismes aquatiques photoautotrophes, ainsi que l’héritage et l’évolution des différents aspects de la machinerie photosynthétique des procaryotes aux eucaryotes, incluant les plantes d’eau douce et les herbiers marins.

Les auteurs présentent les relations phylogénétiques et la biogéographie du phytoplancton marin, fournis par le séquençage de l’ADN à haut débit et par un large échantillonnage environnemental.

Les auteurs décrivent comment les problèmes d’approvisionnement en carbone inorganique sont contrebalancés par l’acquisition active du bicarbonate et par une capture du CO2 facilitée dans le but de concentrer le CO2 autour du site actif de la Rubisco.

Le débat autour des mécanismes de concentration du CO2 (MCCs), biophysique versus biochimique, est développé dans ce chapitre 5 dans lequel Gontero et Maberly décrivent les mécanismes des MCCs biochimiques, de la photosynthèse C4 et du métabolisme acide crassulacéen, chez les plantes et algues d’eau douce et de mer.

Les auteurs présentent les propriétés, les types/classes et les fonctions d’une métalloenzyme, l’anhydrase carbonique qui interconvertit rapidement le CO2 et le bicarbonate, une enzyme ubiquitaire mais structurellement variable.

L’auteur décrit comment la Rubisco peut être concentrée dans des micro-compartiments, le carboxysome chez les cyanobactéries et le pyrénoide chez certaines algues eucaryotes, dans l’objectif de concentrer efficacement le CO2 autour de cette enzyme.

Les auteurs exposent les principales ressources nécessaires pour les photoautotrophes photosynthétiques, les mécanismes impliqués dans leur acquisition et leur assimilation, ainsi que la manière dont la variation de ces facteurs contrôlent la productivité du phytoplancton.

Les auteurs décrivent comment les producteurs primaires marins ont répondu au changement climatique global, qui inclue les changements de température, l’acidification des océans, l’impact des ultraviolets, ainsi que les interactions entre ces facteurs. Ils évaluent les possibles effets de changements futurs sur l’environnement liés aux activités humaines.