L’enzyme d’oxydation de l’eau dans le photosystème est en large partie responsable de la conversion de l’énergie solaire en composés chimiques à haute énergie nécessaires à la vie sur la planète et qui se sont accumulés sous forme de carburants fossiles. Cette enzyme produit également l’oxygène présent dans l’atmosphère qui rend la biosphère aérobie avec toutes les répercussions associées (respiration aérobie, vie multicellulaire, protection par l’ozone etc.). C’est aussi le seul catalyseur qui peut oxyder l’eau au potentiel thermodynamique optimum. En conséquence, elle fait l’objet de toutes les attentions dans le but de mieux comprendre son fonctionnement et de produire des catalyseurs bio-inspirés potentiellement utiles pour la mise au point de dispositifs efficaces pour la conversion de l’énergie : a) production d’H2 par électrolyse ou photolyse ; b) production d’électricité par les piles à combustibles.
Le groupe à Saclay applique des approches biophysiques, biochimiques et biologiques pour étudier la photochimie et l’enzymologie de cette enzyme remarquable. Ces approches sont appliquées aux enzymes isolées d’espèces thermophiles de cyanobactéries, car elles sont plus robustes et homogènes. L’étude porte plus particulièrement sur le cluster d’ions métalliques (4 ions Mn et un ion calcium). En parallèle nous synthétisons et étudions des modèles chimiques reproduisant certaines propriétés de l’enzyme. Ces systèmes artificiels pourraient avoir des applications dans la production de carburants solaires et dans les piles à combustibles (supported by EU network Solar H2).
