IMPLICATIONS D'UN COMPLEXE NAD(P)H DESHYDROGENASE ET D'UNE OXYDASE TERMINALE CHLOROPLASTIQUES DANS LA PHOTOSYNTHESE ET LA CHLORORESPIRATION

Thylakoid membranes of higher plants contain respiratory-type proteins of unknown function, namely a NADH dehydrogenase complex (Ndh) and an oxidase (PTOX), respectively homologuous to mitochondrial complex I and alternative oxidase. In order to elucidate the function of the Ndh complex, the ndhB gene has been inactivated by plastid transformation. Chlorophyll fluorescence measurements, performed on transplastomic tobacco plants, showed that the Ndh complex is involved in the non-photochemical reduction of the PQ pool. In mutants deficient in the Ndh complex, both a growth retardation and a decrease in photosynthetic capacities has been measured in conditions where photorespiration is highly active, due to a decreased CO2 avaibility (such as limited water deficit). Based on the effects of antimycin A, an inhibitor of cyclic electron transport, on photosynthesis and on measurments of PS I energy storage by photoacoustic spectroscopy, we conclude to the existence of two pathways of cyclic electron flow around PS I, one of which involving the Ndh complex. This mechanism, regulated by the redox state of electron transport chain putatively through the plastoquinol oxidase activity of PTOX, could re-equilibrate the NADPH/ATP ratio when ATP demand is high, for instance during water deficit. In order to determine the role of PTOX during photosynthesis, tobacco plants overexpressing this protein have been generated. Based on chlorophyll fluorescence measurements, we show the involvement of PTOX in the non-photochemical oxidation of plastoquinones. We conclude that the Ndh complex and PTOX, both located in stroma lamellae, are components of a chlororespiratory electron transport chain. We propose that chlororespiration, through a fine tuning of the redox state of some inter-system electron carriers, participates to the regulation of cyclic electron transport around PS I.Chez les plantes supérieures, les membranes thylacoïdiennes des chloroplastes contiennent des protéines de type respiratoire, un complexe NADH déshydrogénase (Ndh) homologue au complexe I bactérien et une oxydase (PTOX) homologue à l'oxydase alternative des mitochondries. Dans le but d'élucider la fonction du complexe Ndh, le gène chloroplastique ndhB a été inactivé par transformation chloroplastique du tabac. Chez les plantes transplastomiques obtenues, des mesures de fluorescence de la chlorophylle ont permis de démontrer que ce complexe est impliqué dans la réduction non photochimique du pool de plastoquinones (PQ). Chez les mutants dépourvus de complexe Ndh, un retard de croissance ainsi qu'une altération des capacités photosynthétiques ont été observés dans des conditions où la photorespiration est stimulée par une limitation de la disponibilité en CO2 (par exemple un déficit hydrique modéré). En étudiant les effets de l'antimycine A, un inhibiteur du transfert cyclique des électrons autour du PS I, sur l'activité photosynthétique de ces plantes, nous avons conclu que le complexe Ndh est impliqué dans une voie de transfert cyclique et participe à la fourniture en ATP nécessaire à la fixation de CO2 quand la demande est forte. Afin de déterminer le rôle de PTOX, nous avons généré des plantes de tabac surexprimant cette protéine. Des mesures de fluorescence de la chlorophylle nous ont permis de démontrer l'implication de PTOX dans l'oxydation non photochimique du pool de PQ. Nous avons conclu que le complexe Ndh et PTOX, tous deux localisés dans les thylacoïdes lamellaires, constituent avec le pool de plastoquinones les éléments d'une chaîne de transfert d'électrons de type chlororespiratoire. Nous avons proposé un mécanisme par lequel l'activité du transfert cyclique des électrons autour du PS I serait régulée par l'activité de la chlororespiration, à travers un contrôle fin du niveau rédox de certains transporteurs de la chaîne de transfert d'électrons