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Comprendre comment les algues croissent pourrait nous aider à créer des cultures alimentaires plus productives

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Traduit de l’anglais par Juliette Colinas

Les algues sont de fantastiques fixateurs de carbone. En fait, elles sont responsables du tiers de la fixation de carbone dans le monde. Elles absorbent d’énormes quantités de dioxyde de carbone, le convertissent en sucres par le biais de la photosynthèse, et développent des efflorescences gigantesques sur de vastes étendues d’eau.

Récemment, les scientifiques ont percé le code régissant la capacité des algues à intensifier la photosynthèse – et pensent pouvoir l’appliquer aux cultures de base telles que le riz et le blé afin d’améliorer leur rendement.

La machinerie cellulaire qui permet à l’algue de croître est appelée le mécanisme de concentration du carbone (CCM), qui dirige le carbone à proximité d’enzymes qui le convertissent rapidement en sucres. Chez les algues, ce processus a lieu dans une structure appelée le pyrénoïde, situé dans les chloroplastes. L’objectif principal des chercheurs était d’identifier, pour la première fois, les protéines qui composent le pyrénoïde et lui permettent de faire son travail.

Les travaux de recherche se sont échelonnés sur deux études, conjointement publiées dans la revue Cell. Dans la première, les chercheurs, menés par des universitaires de l’université Princeton, se sont concentrés sur une algue verte appelée Chlamydomonas reinhardtii. À l’aide d’une technique de marquage de protéines développée pour l’étude, ils ont passé les algues au crible afin d’isoler différents types de protéines dans le pyrénoïde. Une fois les protéines isolées, ils ont examiné comment elles fonctionnaient et interagissaient, construisant ainsi une carte complexe de leurs relations dans le pyrénoïde.

Au total, ce processus de dépistage a identifié 89 protéines composant le pyrénoïde et qui n’avaient jamais été identifiées auparavant : les chercheurs savent maintenant qu’elles jouent des rôles extrêmement variés dans la gestion du CCM de l’algue. Par exemple, certaines de ces protéines semblent être impliquées dans le transport actif du carbone dans les cellules, alors que d’autres sont responsables du maintien de la structure du pyrénoïde lui-même.

Cette découverte fournit un « plan détaillé du CCM de l’algue, révélant des douzaines de nouvelles cibles potentielles à transférer dans les plantes cultivées », écrivent les chercheurs. Cela ouvre la voie à de nouvelles recherches sur les fonctions précises de ces protéines. Et, avec cette information, le blé, le riz, et d’autres cultures essentielles à la sécurité alimentaire dans le monde pourraient facilement être modifiées pour inclure les habiletés de concentration du carbone que les algues possèdent.

En théorie, la stimulation de croissance conférée pourrait leur fournir une protection intrinsèque contre la chaleur extrême, les taux croissants de sécheresse, et autres facteurs, dont on s’attend à ce qu’ils réduisent les rendements des cultures dans le futur. « Avec la population mondiale en forte croissance et la surface agricole limitée, de nouvelles approches sont essentielles au maintien de la sécurité alimentaire », dit l’auteur principal de l’étude, Martin Jonikas. « Si nous pouvions créer d’autres cultures qui concentrent le carbone, nous pourrions répondre à la demande mondiale croissante de nourriture ».

Source: Mackinder et. al. « A Spatial Interactome Reveals the Protein Organization of the Algal CO2-Concentrating Mechanism. » Cell. 2017

Image: Frank Fox/Wikimedia

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