Characterization of the photosynthetic response of Chlamydomonas reinhardtii to S deficiency: effect of nitrogen source and influence of the mitochondrial alternative oxidase

Chlamydomonas reinhardtii possède la capacité de produire de l'hydrogène à la lumière en absence d'oxygène. Cette condition peut être obtenue en cultivant les algues dans un milieu carencé en soufre. La carence en soufre entraîne une forte diminution de l'activité du photosystème II tout en maintenant une respiration élevée, ce qui provoque un passage de cultures fermées en anoxie et induit la production d'hydrogène. Dans des observations préliminaires, le laboratoire a mis en évidence des différences de vitesse de réponse à la carence en soufre entre la souche sauvage (contrôle) et une souche portant une construction RNA-i l'empêchant d'exprimer l'oxydase alternative mitochondriale (AOX). Cette enzyme, inductible par le nitrate, fait partie de la chaîne de transport d'électrons mitochondriale et catalyse l’oxydation de l’ubiquinol en transférant directement ses électrons à l’oxygène. Ainsi l'AOX entre en compétition avec le complexe III et est impliquée dans une voie de dissipation du pouvoir réducteur en excès. Dans cette étude, nous avons caractérisé la réponse photosynthétique à la carence en soufre chez la souche sauvage et la souche déficiente en AOX dans des milieux contenant de l'ammonium ou du nitrate comme source d'azote. Nos observations ont montré que la carence en soufre affecte drastiquement les capacités photosynthétiques de la souche sauvage en ammonium. Nous avons relevé une chute de l'abondance de RbcL et de D1, du rendement photochimique du PSII et une dé-époxydation des xanthophylles ainsi que l'inactivation du cycle de Calvin. Cependant, nous avons observé que le déclin de plusieurs paramètres photosynthétiques en réponse à une carence en soufre est ralenti par la présence de nitrate et dans la souche déficiente en AOX. Nous avons pu constater que les différences d'importance et de vitesse du déclin de la photosynthèse entraînent aussi des différences dans la durée d'accumulation d'amidon au cours de la carence. Nous avons également montré que l'expression de l'AOX et la capacité de la voie alternative sont stimulées par la carence en soufre. Ces observations suggèrent un rôle important à la voie AOX dans la réponse de C.reinhardtii à la carence en soufre