Identification and characterization of regulators of photosynthesis in Chlamydomonas reinhardtii

Les mécanismes d’acclimatation de la photosynthèse permettent d’ajuster l’apport énergétique à la demande métabolique. Ces mécanismes et leurs acteurs sont toujours mal compris ou inconnus. Deux cribles génétiques chez l’algue verte Chlamydomonas reinhardtii ont permis d’identifier PBCP (PSII Core Phosphatase) et APE1 (Acclimation of Photosynthesis to the Environment 1).Les phosphatases impliquées dans la déphosphorylation des sous-unités coeur du PSII et des antennes sont inconnues chez Chlamydomonas. La caractérisation du mutant pbcp et d’un mutant de l’homologue de la phosphatase des antennes PPH1 chez Arabidopsis montre que les deux phosphatases sont impliquées dans les transitions d’état, un mécanisme qui permet l’allocation réversible des antennes au PSII ou au PSI. PBCP pourrait avoir un rôle additionnel en forte lumière.L’isolation du mutant ape1 a été permise par l’utilisation d’une souche sans Rubisco (ΔrbcL), incapable de fixer le carbone atmosphérique. Chez ce mutant, de nombreux mécanismes d’acclimatation sont mis en place. Une banque de 10000 mutants a été créée dans le fonds génétique ΔrbcL et criblée sur la fluorescence de la chlorophylle. Quinze candidats incapables de réduire l’activité du PSII ont été isolés, parmi lesquels le mutant ape1. APE1 est une protéine conservée chez les organismes réalisant la photosynthèse oxygénique qui interagit avec les sous-unités coeur du PSII. Le mutant est photosensible et montre un changement dans l’organisation des photosystèmes et des thylakoïdes.Acclimation mechanisms of photosynthesis allow for adjustments of the energy supply to the metabolic demand. Some of these mechanisms are still unknown or poorly understood. Two genetic screens in the green algae Chlamydomonas reinhardtii have allowed the identification of PBCP (homologue to PSII Core Phosphatase in Arabidopsis) and APE1 (Acclimation of Photosynthesis to the Environment 1).The phosphatases involved in the dephosphorylation of PSII core subunits and of the antennae are still unknown in Chlamydomonas. Characterization of the pbcp mutant, as well as of the mutant of the antennae phosphatase homologue PPH1 in Arabidopsis shows that both phosphatases are involved in state transitions, a mechanism which allows the reversible allocation of the antennae to PSII or PSI, and PBCP could have an additional role in high light. The screen which allowed the identification of APE1 was based on the use of a Rubisco-less mutant (ΔrbcL), unable to fix atmospheric CO2. Acclimation mechanisms are especially evident in this mutant to which cannot use energy in metabolism. It was subjected to a secondary mutagenesis to generate a 10000 mutant library, screened on chlorophyll fluorescence. About fifteen mutants were isolated which were unable to downregulate linear electron flow, in which we identified ape1. APE1 is a protein conserved in oxygenic photosynthetic organisms that interacts with PSII. The mutant is photosensitive and shows a different organization of the photosystems and of the thylakoid membrane