Photoinhibition
Définition
La photoinhibition est définie comme la diminution de l'efficacité photochimique subie en réponse à un éclairage intense dû aux dommages causés par les rayonnements. La photo-inhibition qualifie un ralentissement ou l'arrêt d'une activité physiologique dû à la présence de lumière. La photosynthèse est stoppée pour les végétaux ou les coraux.
Le mot photoinhibition est utilisé pour décrire les fluctuations réversibles du taux de photosynthèse avec l'intensité lumineuse.
Schéma de la photoinhibition :
Courbe de réponse à la lumière pour l'activité PSII et les événements qui existent dans les thylakoïdes lorsque les thylakoïdes évitent et tolèrent le stress lumineux. Sous faible luminosité, l'activité PSII augmente avec l'augmentation de l'intensité lumineuse. Dans des conditions de forte luminosité, les chloroplastes tentent d'abord d'éviter le stress lumineux en dissipant l'énergie lumineuse excessive sous forme de chaleur (qE de NPQ). Cependant, lorsque l'intensité lumineuse augmente, la photoinhibition du PSII devient apparente. L'agrégation irréversible des protéines PSII survient dans des conditions de stress lumineux sévères, ce qui induit une photoinhibition irréversible du PSII.
Explications
La photoinhibition de la photosynthèse est définie comme une diminution persistante de l'efficacité de la conversion de l'énergie solaire en photosynthèse en combinaison avec une diminution de la capacité globale de photosynthèse. Les contraintes environnementales qui déclenchent la photoinhibition comprennent, par exemple, des températures défavorables, une disponibilité limitée de nutriments ou d'eau et la salinité.
Les forêts de conifères à feuilles persistantes dans les climats tempérés, par exemple, peuvent montrer un arrêt complet de la photosynthèse pendant l'hiver, et l'efficacité de la conversion de l'énergie solaire dans le photosystème II peut chuter à des niveaux négligeables dans les aiguilles qui restent vertes et continuent d'absorber des quantités considérables d'énergie solaire.
De plus, un stress lumineux élevé peut résulter d'augmentations soudaines de l'irradiance de croissance qui peuvent exister naturellement lorsqu'une ouverture de la canopée s'ouvre dans une forêt.
Qu'est-ce qui cause cette perte d'efficacité de conversion d'énergie et de capacité photosynthétique sous des contraintes environnementales ? Et qu'est-ce que cela signifie pour la productivité des plantes ? La photoinhibition de la photosynthèse limite-t-elle la productivité des plantes dans les milieux à périodes de stress intermittentes ? Ou reflète-t-il un processus photoprotecteur qui régule à la baisse la photosynthèse pendant les périodes de stress lorsque la croissance des plantes est arrêtée ? Alors que de nombreux chercheurs dans ce domaine supposent tacitement que la photoinhibition de la photosynthèse résulte d'un photodommage, d'autres ont suggéré que ce phénomène est un ajustement régulateur et protecteur au stress et au changement environnementaux.
Alors que beaucoup supposent que la photoinhibition diminue la productivité des plantes - et s'attendent par conséquent à ce que plus de photosynthèse et d'absorption de carbone interviennent en l'absence de photoinhibition - d'autres soutiennent que la photoinhibition ne diminue pas la productivité des plantes et qu'elle n'existe que lorsque l'opportunité de croissance et l'activité des tissus puits de la plante sont faibles ou absents.
Photoinhibition réversible ou irréversible
Lorsque des organismes photosynthétiques oxygéniques sont exposés à une lumière et/ou une chaleur excessives, le photosystème II est endommagé et le transport des électrons est bloqué. Dans ces événements, les espèces réactives de l'oxygène, les radicaux endogènes et les produits de peroxydation lipidique générés par la réaction photochimique et/ou la chaleur causent des dommages.
En ce qui concerne le stress lumineux, les plantes dissipent d'abord l'énergie lumineuse excessive capturée par les complexes de protéines de chlorophylle récoltant la lumière sous forme de chaleur pour éviter les dangers, mais une fois que le stress lumineux est inévitable, elles tolèrent le stress en concentrant les dommages dans une protéine particulière du photosystème II, c'est-à-dire la protéine D1 de liaison au centre de réaction du photosystème II.
Le D1 endommagé est éliminé par des protéases spécifiques et remplacé par une nouvelle copie produite par synthèse de novo (photoinhibition réversible). Lorsque l'intensité lumineuse devient extrêmement élevée, une agrégation irréversible de D1 intervient et ainsi le renouvellement de D1 est empêché. Une fois que les produits agrégés s'accumulent dans les complexes du photosystème II, leur élimination par les protéases est difficile et une inhibition irréversible du photosystème II intervient (photoinhibition irréversible).
Il est important que divers aspects de la photoinhibition réversible et irréversible dépendent fortement de la fluidité membranaire des thylakoïdes. L'inactivation du photosystème II induite par le stress thermique est un processus irréversible, qui peut également être affecté par la fluidité des membranes thylakoïdes. Ici, je décris pourquoi la fluidité de la membrane est une clé pour réguler l'évitement et la tolérance du photosystème II aux contraintes environnementales.
Différence entre photoinhibition et régulation négative
La photoinhibition du photosystème II (PSII) est la perte induite par la lumière du dégagement d'oxygène et de l'activité de transport d'électrons du PSII. Le mot "photoinhibition" est utilisé dans son sens traditionnel pour décrire une inhibition irréversible qui ne se rétablit pas sans la synthèse des protéines du chloroplaste. Cette définition distingue la photoinhibition de la régulation négative réversible du PSII via l'extinction non photochimique (NPQ) de l'énergie d'excitation. Une autre différence entre la photoinhibition et la régulation négative est que la régulation négative est progressive, alors qu'un centre de réaction photoinhibé perd totalement son activité de dégagement d'oxygène.
Synonymes, antonymes
1 synonyme (sens proche) de "photoinhibition" :
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Mots en P à proximité
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En rapport avec "photoinhibition"
En biologie et botanique, l'inhibition consiste en un freinage d'une action ou d'une fonction organique.
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