Étude, dans l'échelle de temps subnanoseconde, de la migration et de la capture de l'excitation dans la membrane photosynthétique

Subnanoseconde study of excitation migration and capture in photosynthetic membrane

• Auteur / Autrice : Jean Deprez
• Direction : Joël Janin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences physiques
• Date : Soutenance en 1986
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)
• Jury : Président / Présidente : Joël Janin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jacques Breton, Claude Michel Gary-Bobo, Suzanne Laval, Nicholas E. Geacintov, Guy Paillotin, Jean Lavorel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean Lavorel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transfert d'énergie

Photosynthèse

Mots clés libres

Techniques picoseconde

Induction de fluorescence

Photovoltage

Bactéries pourpres

Résumé

Les phénomènes primaires régissant, à température ambiante, la migration de l'excitation dans les antennes des membranes photosynthétiques et les séparations de charges résultant de sa capture par les centres réactionnels ont été étudiés au moyen de deux approches expérimentales complémentaires, originales dans l’échelle de temps subnanoseconde, basées sur l'excitation de cellules photosynthétiques intactes par des impulsions laser de durée picoseconde. Les mesures du rendement de fluorescence des antennes, par une technique de double impulsion, rendent compte des processus d'annihilations de l'excitation durant sa migration et des phénomènes d’induction liés à l'état d'oxydoréduction des centres réactionnels. Les mesures électriques du potentiel transmembranaire (photovoltage), par une technique de gradient d'excitation, révèlent les cinétiques des séparations de charges primaires dans les centres réactionnels et sont affectées par la cinétique de migration de l'excitation dans les antennes. Ces deux approches ont été appliquées à l'étude de chloroplastes d'épinards. Les cinétiques de séparation de charges primaires des photosystèmes 1 et 11 ont été évaluées et un modèle décrivant les processus de migration, d’annihilation et de capture de l'excitation dans le photosystème II est proposé. La cinétique de migration de l'excitation dans l'antenne des bactéries pourpres Rps. Viridis et Rps. Sphaeroides et la cinétique de réduction de l'accepteur primaire quinonique des centres réactionnels ont été déduites de mesures de photovoltage sur des cellules photosynthétiques intactes.

The kinetics of migration of the excitation in the antenna of photosynthetic membranes and the primary charge separations following its trapping by the reaction centers have been studied at room temperature in the subnanosecond range using two experimental techniques. Fluorescence yield measurements utilizing picosecond laser pulse pairs have been used to probe the exciton annihilation processes in the antenna and the induction phenomena connected with the changes in the redox state of the reaction centers. The primary charge separations in the reaction centers were monitored by the transmembrane potential (photovoltage) measured with a technique associating the light gradient effect and a 30 ps time resolution. Estimations of the kinetics of the primary charges separations in photosystems I and II of intact chloroplasts are given and a working model, deduced from the fluorescence and photovoltage measurements, is proposed concerning the migration, annihilation and trapping processes in photosystem II. The kinetics of the excitation migration in the antenna of whole cells of Rps. Viridis and Rps. Sphaeroides and the kinetics of the primary charge stabilization step on the first quinone acceptor were determined from photovoltages measurements.