Action des anions sulfate et sulfite dans la phase lumineuse de la photosynthèse
Luc Norin
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RÉSUMÉ
Des études intensives ont été réalisées sur les effets du SO2 sur le processus physiologique des plantes. Les réactions lumineuses de la photosynthèse sont connues comme étant une cible sensible de l'effet inhibiteur du SO2. Le SO2 absorbé par les plantes est converti en anions bisulfite, sulfite, et sulfate dans les cellules végétales. Il est connu que l'anion sulfate s'accumule dans le cytosole de la plante. Quelques expériences démontrent qu'après fumigation au SO2, le sulfate est difficilement éliminé des cellules. L'accumulation de sulfate dans la cellule devrait amener la présence de sulfate dans les chloroplastes. Bien que le sulfate interfère avec l'activité du chloroplaste, le site de son action dans la membrane du chloroplaste n'est pas précisément identifié.

Cette étude porte sur les effets des anions sulfate et sulfite dans la phase lumineuse de la photosynthèse. Notre objectif de recherche concernait la reconnaissance des effets de ces anions sur la structure et la fonction de l'appareil photosynthétique.

Nous avons utilisé des membranes de thylacoïde et des membranes enrichies en photosystème II pour réaliser cette étude. Trois aspects ont été considérés. À savoir: l'aspect fonctionnel (activité en émission d'oxygène), l'aspect structurel (composition en protéines du photosystème II), et l'aspect énergétique (désactivation thermique des pigments de l'antenne chlorophyllienne).

L'activité des membranes de thylacoïde et des membranes enrichies en photosystème II a été mesurée à l'aide d'une électrode de type Clark ; cette activité a été mesurée sur des échantillons contrôles et des échantillons traités. La composition en protéines des membranes enrichies en photosystème II a été étudiée à l'aide de la technique d'électrophorèse sur gel de polyacrylamide; cette composition a été déterminée sur des échantillons contrôles et des échantillons traités. Enfin, lors de l'étude sur les effets de l'anion sulfate, les membranes de thylacoïde et les membranes enrichies en photosystème II ont été incorporées dans un film d'alcool de polyvinyle afin de les stabiliser et de prendre divers spectres à l'aide du même échantillon. L'aspect énergétique a pu ainsi être investigué. 

Les observations obtenues à partir des mesures prises en dégagement d'oxygène montrent que le sulfate inhibe l'activité des membranes. La présence de lumière pendant les traitements stimule cette inhibition. Cependant, la présence de chlorure de calcium pendant les traitements à la noirceur a permis de protéger cette inhibition. En présence de lumière la protection n'est que partielle. À partir d'une certaine concentration en sulfate (>_ 10 mM) des dommages structurels apparents sont observés au niveau du complexe d'émission d'oxygène. Ce même complexe est également touché par le sulfite et nos résultats nous fournissent des informations sur la nature du lien entre le polypeptide de 33 kDa et le complexe du PSII ; à savoir : la présence de force électrostatique et de ponts hydrogène. Les valeurs de désactivation thermique des membranes traitées au sulfate nous montrent aussi que le mode de désexcitation des pigments était perturbé et que nous pouvions relier ceci, à tout le moins, à une altération du transfert d'énergie d'excitation entre les pigments. Une grande quantité de l'énergie absorbée n'atteint pas les centres réactionnels. Le sulfate influence aussi l'organisation des caroténoïdes et la distribution de l'énergie d'excitation entre le PS II et le PS I.

8 janvier 2004