Des plantes transformées en détecteurs de produits chimiques dangereux
Des scientifiques conçoivent des plantes qui parlent en couleur
Et si votre plante d'intérieur pouvait vous indiquer que votre eau n'est pas potable ? Les scientifiques sont sur le point de réaliser cette vision, puisqu'ils ont réussi à créer une plante qui devient rouge betterave en présence d'un pesticide toxique interdit.
Plantes non modifiées en laboratoire.
Sean Cutler/UCR
Les plantes vertes deviennent rouges en présence d'un produit chimique cible.
Sean Cutler/UCR
Pour y parvenir, les chercheurs de l'UC Riverside ont dû résoudre une énigme technique : comment permettre à une plante de détecter un produit chimique présent dans l'environnement et d'y réagir sans nuire à sa capacité de fonctionner normalement à tous les autres égards.
"Le plus important est que nous avons créé un capteur environnemental sans modifier le métabolisme naturel de la plante", explique Ian Wheeldon, professeur agrégé d'ingénierie chimique et environnementale à l'UCR. "Auparavant, le composant du biocapteur aurait perturbé la capacité de la plante à croître vers la lumière ou à cesser de consommer de l'eau en cas de stress. Ce n'est pas le cas ici.
Un nouvel article détaillant la chimie à l'origine de cette réussite a été publié dans la revue Nature Chemical Biology. Le processus d'ingénierie commence par une protéine appelée acide abscissique, ou ABA, qui aide les plantes à s'acclimater aux changements stressants de l'environnement.
En cas de sécheresse, le sol s'assèche et les plantes produisent de l'ABA. D'autres protéines, appelées récepteurs, aident la plante à reconnaître l'ABA et à y répondre. Ce dernier indique à la plante de fermer les pores de ses feuilles et de ses tiges afin de réduire l'évaporation de l'eau et de limiter le risque de flétrissement de la plante.
L'année dernière, l'équipe de recherche a démontré que les protéines réceptrices de l'ABA peuvent être entraînées à se lier à des substances chimiques autres que l'ABA. Aujourd'hui, l'équipe a démontré qu'une fois que les récepteurs se lient à cette autre substance chimique, la plante devient rouge betterave.
Pour cette démonstration, l'équipe a utilisé de l'azinphos-éthyl, un pesticide interdit dans de nombreux pays en raison de sa toxicité pour l'homme. "Les personnes avec lesquelles nous travaillons essaient de détecter à distance des informations sur les produits chimiques présents dans l'environnement", explique Sean Cutler, professeur de biologie cellulaire végétale à l'UCR. "Si vous aviez un champ de ces plantes et qu'elles devenaient rouges, ce serait assez évident visuellement.
Dans le cadre de la même expérience, l'équipe de recherche a également démontré la capacité de transformer un autre organisme vivant en capteur : la levure. L'équipe a pu montrer une réponse de la levure à deux produits chimiques différents en même temps. Toutefois, cela n'est pas encore possible chez les plantes.
"Ce serait formidable si nous pouvions éventuellement concevoir une plante capable de détecter 100 pesticides interdits, un guichet unique", a déclaré M. Cutler. "Plus on peut en empiler, mieux c'est, surtout pour les applications liées à la santé ou à la défense de l'environnement. Mais il y a des limites à ce que nous pouvons concevoir pour ces nouvelles capacités de détection à l'heure actuelle".
Pour être clair, ces plantes ne sont pas cultivées à des fins commerciales. Cela nécessiterait des autorisations réglementaires qui prendraient de nombreuses années. Il s'agit également d'une nouvelle technologie, avec une série de problèmes qui devront être résolus avant qu'elle puisse être utilisée dans les champs des agriculteurs, ou ailleurs dans le monde réel. Toutefois, cette découverte ouvre des perspectives.
"Cet article a démontré une réponse visuelle à un produit chimique chez les plantes. Nous essayons d'être capables de détecter n'importe quel produit chimique dans un environnement", a déclaré M. Cutler. "D'autres pesticides, mais aussi des médicaments comme les pilules contraceptives ou le Prozac dans l'approvisionnement en eau, des choses auxquelles les gens s'inquiètent d'être exposés. Ces applications sont désormais à portée de main.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Sang-Youl Park, Jingde Qiu, Shuang Wei, Francis C. Peterson, Jesús Beltrán, Angélica V. Medina-Cucurella, Aditya S. Vaidya, Zenan Xing, Brian F. Volkman, Dmitri A. Nusinow, Timothy A. Whitehead, Ian Wheeldon, Sean R. Cutler; "An orthogonalized PYR1-based CID module with reprogrammable ligand-binding specificity"; Nature Chemical Biology, 2023-10-23
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