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Dernière mise à jour : Mai 2018

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De la photosynthèse chez les pucerons

Des pucerons utilisent un mécanisme proche de la photosynthèse pour produire de l’énergie

Pucerons du pois Acyrthosiphon pisum
© Inra - Carre Serge
Ces travaux ont contribué à l’analyse moléculaire des caroténoïdes chez le puceron. Nous avons montré avec nos collègues (Nancy Moran, Princeton University USA) que ces molécules contrairement au dogme sont synthétisées par le gènome du puceron. Nous avons mis en évidence un conditionnement de la synthèse d’ATP (forme chimique du stockage de l’énergie) par la lumière via les molécules de carotène intervenant dans le transfert des électrons photo induits. Des régulations du métabolisme chez le puceron semblent sous le contrôle de la lumière permettant une adaptation fine aux environnements fluctuants.

Contexte et enjeux

Plusieurs publications décrivent la synthèse de molécules de carotène par un arthropode, l’acarien jaune de plantes (Tetranychus urticae), par le puceron (Acyrthosiphon pisum) et par l’aleurode ou mouche blanche (Bemisia tabaci). Ces faits apparaissent contraires au dogme qui attribue ces voies métaboliques exclusivement aux plantes, algues, champignons et cyanobactéries en association avec des molécules de la photosynthèse. Nous abordons la question du rôle physiologique de ces molécules qui sont synthétisées en abondance dans certains contextes populationnels et/ou environnementaux chez le puceron.

Résultats

Nous décrivons que la capture de l’énergie de la lumière chez le puceron résulte d’un transfert d’électrons photo induits de chromophores excités donneurs à des molécules accepteurs. Le potentiel redox de ces molécules impliquées dans ce processus apparait compatible avec la réduction du coenzyme NAD+. Ceci rappelle un système photosynthétique archaïque consistant en libérant des électrons photo induits qui in fine sont canalisés dans la machinerie oxydo réductive de la mitochondrie en vue de synthétiser des molécules d’ATP.

Perspectives

Les mécanismes moléculaires de la séparation des charges à partir des molécules de carotène et leur transfert vers des « puits » à électrons sont à comprendre. L’intérêt de nos études vient du fait que la séparation des charges est photo induite et ouvre les perspectives d’une technologie photo voltaïque sur support biologique.

Références bibliographiques :

  • Miodrag Grbic et al. The genome of tetranychus urticae reveals herbivirous pest adaptations (2011). Nature Vol 479 p :487-492 
  • Kathryn Lougheed. Photosynthesis like process found in insects. Aphis may have a rudimentary sunlight harvesting system. Nature News doi:10.1038/nature.2012.11214.
  • Jean Christophe Valmalette et al. Light- induced electron transfer and ATP synthesis in a carotene synthesizing insect (2012). Scientific reports 2 article number 5579 doi:10.1038/srep00579 
  • Santos-Garcia Diego et al. Complete Genome Sequence of "Candidatus Portiera aleyrodidarum" BT-QVLC, an Obligate SymbiontThat Supplies Amino Acids and Carotenoids to Bemisia tabaci (2012). Journal of bacteriology Vol:194 p:6654-61 
  • Nancy Moran and Tyler Jarvik. Lateral transfer of genes from fungi underlies carotenoid production in aphids. (2010) vil: 328 p/627-24