Optogénétique : l’invention d’une technologie, baptisée Highlighter, permet de « parler » aux plantes avec la lumière

L’optogénétique est une technique scientifique qui consiste à activer ou à désactiver des fonctions biologiques spécifiques lorsque l’on les éclaire avec des faisceaux lumineux. Elle est principalement utilisée pour des recherches fondamentales en neurosciences. Les stimuli lumineux employés ont l’avantage d’être réversibles et sans danger pour les espèces étudiées. Mais dans cette recherche, les scientifiques du Laboratoire Sainsbury de l’Université de Cambridge (SLCU) ont appliqué cette technique dans la biologie végétale. Selon leur rapport, ils ont réussi à établir une sorte de communication entre les êtres humains et les plantes. Leur nouvel outil, baptisé Highlighter, permet désormais de réaliser cette idée autrefois irréaliste de « parler » avec les végétaux et de recevoir en retour une réponse. Nous vous proposons de découvrir cette invention surprenante dans cet article.

Une étude reposant sur la science de l’optogénétique

D’après l’ingénieur Bo Larsen, auteur principal de cette étude, son équipe a inséré un système d’expression génétique photosensible d’une cellule procaryote dans une cellule eucaryote adaptée aux plantes. De manière générale, l’optogénétique permet aux chercheurs de contrôler des processus biomoléculaires au niveau des cellules. Au cours de cette recherche, l’application de ce procédé à la biologie végétale était toutefois plus compliquée. Cela est dû au fait que les photorécepteurs (cellules réceptrices des stimuli lumineux) des plantes sont abondants et nécessitent un large spectre de lumière pour se développer. Lors des travaux de développement de la technologie Highlighter, l’équipe du SLCU a collaboré avec des scientifiques de l’Université de Californie à Davis, aux États-Unis, et du Laboratoire Physique National (NPL), au Royaume-Uni.

Ensemble, ces experts ont cherché des solutions afin de débloquer toutes les difficultés auxquelles ils se sont confrontés. Ainsi, leurs expériences ont abouti à la découverte de cette méthode qui utilise la lumière pour faire passer un message aux plantes. En effet, les faisceaux lumineux auraient activé les mécanismes de défense naturelle des plants de tabac « Nicotiana benthamiana ». Ils constituent un bon stimulus capable de déclencher les réponses immunitaires des végétaux. Ils agissent comme un pont qui garantit une meilleure interaction entre les humains et les plantes. Mais avant de parvenir à cette trouvaille, cette équipe de recherche a créé des biocapteurs à base de lumière fluorescente permettant de suivre les activités cellulaires des plantes en temps réel. Ce système aurait dévoilé la dynamique des hormones végétales essentielles. Et il aurait démontré les réactions des plantes en présence d’agressions environnementales.

Les applications pratiques de cette technologie

La réalisation de ce nouveau système peut ouvrir la voie au développement de nombreux autres outils optogénétiques dédiés aux plantes, selon le chercheur Alexander Jones du SLCU. Cette technologie peu invasive ne perturbe pas le cycle lumière/obscurité habituel pour une bonne croissance des plantes. Elle pourrait être utilisée pour avertir les végétaux d’une attaque d’insectes ravageurs, de l’approche d’une condition météorologique extrême ou d’une épidémie. Dans ce cas, en activant leurs mécanismes de défense naturelle, ils seraient mieux protégés. Cette innovation pourrait aussi aider les agriculteurs à mieux contrôler et développer leur activité. Elle pourrait leur permettre d’intervenir dans le mode de croissance de leurs cultures, d’indiquer à leurs plantes de consommer moins d’eau en cas de sécheresse, etc. Elle représente une solution durable afin d’augmenter les récoltes agricoles malgré le changement climatique. Plus d’informations : PLOS Biology

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