Israël découvre la plante à la croissance la plus rapide au monde
Des chercheurs, dont le Dr. Haim Traves de l’École des sciences végétales et de sécurité alimentaire de l’Université de Tel-Aviv ont découvert le mécanisme de photosynthèse de l’algue « chlorella ohadi », capable de la croissance la plus rapide au monde chez les plantes. Selon les chercheurs, ces découvertes seront utilisées pour accélérer les futurs développements techniques dans le domaine de l’alimentation durable.
L’étude a été publiée dans la prestigieuse revue Nature Plants. Des chercheurs de l’Institut Max Planck, dont le Dr. Chaim Traves, actuellement membre de la Faculté des sciences de la vie de l’Université de Tel-Aviv ont analysé le processus de photosynthèse d’une algue de type « chlorella ohadi », algue verte considérée comme la plante à la croissance la plus rapide au monde. Selon les résultats de l’étude, le principal facteur de la rapidité du rythme de photosynthèse de cette plante réside dans l’efficacité de ses processus métaboliques. Les chercheurs ont en effet découvert que l’algue a la capacité de déclencher une réaction chimique particulière par laquelle elle parvient à recycler efficacement et rapidement un composant utilisé par une enzyme du nom de RuBisCO, accélérant considérablement le processus de photosynthèse.
Suivi « en ligne » du processus de photosynthèse
L’étude avait à l’origine pour but d’examiner la possibilité d’améliorer l’efficacité de la photosynthèse des plantes, processus énergétique qui se déroule dans la nature depuis environ 3,5 milliards d’années. Dans cette perspective, les chercheurs ont décidé de se focaliser sur les algues vertes, et plus particulièrement sur la variété « chlorella ohadi», qui se caractérise par sa capacité à survivre dans des conditions extrêmes de chaleur et de froid, l’obligeant à faire preuve de résilience et à se développer très rapidement. Leur hypothèse était que la résolution de l’énigme de la « chlorella ohadi » (du nom du regretté biochimiste le Prof. Yitzhak Ohad) permettrait d’améliorer l’efficacité de la photosynthèse chez d’autres plantes également, et de développer de nouveaux outils d’ingénierie pour fournir des solutions dans le domaine de l’alimentation durable (alimentation viable sur le plan économique et qui préserve l’environnement et la santé).
Pour ce faire, les chercheurs ont décidé d’utiliser le processus de photosynthèse naturel, au cours duquel les plantes et les algues transforment l’eau, la lumière et le dioxyde de carbone en sucre et en oxygène indispensables à leur action. Employant des méthodes innovantes de microfluidique (manipulation de petits volumes de fluides utilisant des canaux de la dimension du micron), basées sur des principes physiques, chimiques et biotechnologiques complexes, ils ont alimenté les algues en dioxyde de carbone de manière mesurée et contrôlée afin de surveiller leur photosynthèse « en ligne ».
La prochaine étape pour cette plante
Ils ont ainsi pu identifier une différence fondamentale entre les processus de photosynthèse de ces algues, et ceux des autres plantes, reposant sur leur réseau métabolique. « Des études empiriques ont montré par le passé que l’efficacité du processus de photosynthèse est plus élevée chez les micro-algues que chez les plantes de type C3 ou C4, deux catégories qui recouvrent la quasi-totalité des plantes vertes », explique le Dr. Traves. « Le problème est que la communauté scientifique ne sait pas encore expliquer ces différences avec suffisamment de précision. Dans notre étude, nous avons cartographié les modèles de production d’énergie et de métabolisme photosynthétique des algues vertes et les avons comparés aux données recueillies auprès d’autres plantes témoins.
Nous avons ainsi pu identifier clairement les facteurs biophysiques qui influencent les différences dans ces modèles. Nos résultats renforcent les hypothèses précédentes, selon lesquelles le circuit métabolique responsable du recyclage est l’un des principaux goulots d’étranglement de la photosynthèse chez les plantes. Enfin, la prochaine étape sera d’exporter les gènes impliqués dans ce circuit et dans d’autres dans lesquels nous avons également constaté des différences spécifiques aux algues, et de vérifier si leur introduction dans des plantes par ingénierie métabolique augmente leur rythme de croissance ou le rendement de leur processus de photosynthèse ».
« La boîte à outils que nous avons constituée nous permettra d’exploiter les conclusions de cette étude pour accélérer les développements techniques dans le domaine de l’alimentation durable à base d’algues comme réservoir pour l’amélioration génétique des plantes et des futurs produits agricoles. Les algues constituent ainsi, une source inépuisable de possibilité d’amélioration de l’efficacité des processus de photosynthèse ».
Photos:
1. Le Dr. Haim Traves
2. L’algue chlorella ohadi
(Crédit: Université de Tel-Aviv))
SOURCE : Site de l’Association française de l’Université de Tel-Aviv
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