L'oxygène de l'eau : comment les plantes l'assemblent brique par brique express
Dans chaque feuille, à la lumière, une usine décompose l'eau en oxygène et en hydrogène. L'oxygène s'échappe dans l'air que nous respirons, et l'hydrogène sert à nourrir la plante. Le cœur de cette usine est un complexe protéique contenant quatre atomes de manganèse et un atome de calcium. C'est là que l'eau perd des électrons et se transforme en oxygène.
On ne comprenait pas comment deux atomes d'oxygène, provenant de molécules d'eau différentes, se retrouvaient côte à côte et se liaient. De nouveaux travaux proposent ce scénario. Un atome d'oxygène (appelons-le O3) provient d'une molécule d'eau et se place près du manganèse. Le second atome (O6) est déjà tenu prêt par la protéine. Quand la lumière arrive, les électrons sautent et les atomes se rapprochent. La liaison se forme comme une fermeture éclair : les deux moitiés se rejoignent et les dents s'emboîtent.
Cette voie de liaison s'avère énergétiquement plus avantageuse que celle que l'on croyait principale auparavant. Au lieu d'attendre que deux atomes d'oxygène se trouvent tout seuls dans une pièce exiguë, la protéine amène l'un d'eux au bon endroit et le maintient jusqu'à l'arrivée du second. C'est comme assembler un meuble : on place d'abord une pièce dans l'encoche, puis on visse la seconde.
Comprendre ce mécanisme est important pour créer des systèmes artificiels qui produiront de l'oxygène ou un carburant propre à partir de l'eau et de la lumière du soleil. Si nous apprenons à reproduire ce tour de passe-passe, nous pourrons construire des usines semblables à une feuille, mais encore plus efficaces.
Chaque année, les plantes produisent environ 300 milliards de tonnes d'oxygène. C'est à peu près le poids de tous les humains sur Terre, multiplié par 40.