Des plantes qui rougissent pour nous protéger des pesticides

Et si votre plante d’intérieur pouvait vous signaler que votre eau n’est pas sûre ? Les scientifiques sont plus proches de réaliser cette vision, ayant réussi à modifier génétiquement une plante pour qu’elle devienne rouge betterave en présence d’un pesticide toxique et interdit.

Pour y parvenir, les chercheurs de l’UC Riverside ont dû résoudre un casse-tête d’ingénierie : comment permettre à une plante de détecter et de réagir à un produit chimique dans l’environnement sans nuire à sa capacité à fonctionner normalement à tous autres égards.

Un capteur environnemental innovant

« La plus grande réalisation ici est que nous avons créé un capteur environnemental sans modifier le métabolisme natif de la plante », a commenté Ian Wheeldon, professeur associé de génie chimique et environnemental à l’UCR. « Auparavant, le composant du biosenseur aurait perturbé la capacité de la plante à croître vers la lumière ou à cesser d’utiliser de l’eau lorsqu’elle est stressée. Ce ne sera pas le cas maintenant. »

Le processus d’ingénierie

Le processus d’ingénierie commence avec une protéine appelée acide abscissique, ou ABA, qui aide les plantes à s’adapter aux changements stressants de l’environnement. Pendant une sécheresse, le sol s’assèche et les plantes produisent de l’ABA.

Des protéines supplémentaires, appelées récepteurs, aident la plante à reconnaître et à répondre à l’ABA. Cela indique à la plante de fermer les pores de ses feuilles et de ses tiges afin que moins d’eau s’évapore, et la plante est moins susceptible de flétrir.

Des applications potentielles

« Les personnes avec qui nous travaillons essaient de détecter des informations sur les produits chimiques dans l’environnement à distance », a précisé Sean Cutler, professeur de biologie cellulaire des plantes à l’UCR. « Si vous aviez un champ de ces plantes et qu’elles devenaient rouges, cela serait assez évident, visuellement. »

En synthèse

Il est important de noter que ces plantes ne sont pas cultivées commercialement. Cela nécessiterait des approbations réglementaires qui prendraient de nombreuses années. Il s’agit également d’une nouvelle technologie, avec un ensemble de problèmes qui devraient être résolus avant qu’elle puisse être utilisée dans les champs des agriculteurs, ou ailleurs dans le monde réel.

« Ce document a démontré une réponse visuelle à un produit chimique dans les plantes. Nous essayons de pouvoir détecter n’importe quel produit chimique dans un environnement », a conclu Sean Cutler. « D’autres pesticides, mais aussi des médicaments comme les pilules contraceptives ou le Prozac dans l’approvisionnement en eau, des choses dont les gens s’inquiètent d’être exposés. Ce sont des applications à portée de main maintenant. »

Pour une meilleure compréhension

1. Qu’est-ce que l’acide abscissique (ABA) ?

L’acide abscissique, ou ABA, est une protéine qui aide les plantes à s’adapter aux changements stressants de l’environnement. Par exemple, pendant une sécheresse, le sol s’assèche et les plantes produisent de l’ABA. Des protéines supplémentaires, appelées récepteurs, aident la plante à reconnaître et à répondre à l’ABA.

2. Comment les plantes peuvent-elles détecter les pesticides toxiques ?

Les chercheurs de l’UC Riverside ont réussi à modifier génétiquement une plante pour qu’elle devienne rouge betterave en présence d’un pesticide toxique et interdit. Ils ont utilisé une protéine appelée acide abscissique (ABA) pour aider la plante à s’adapter aux changements stressants de l’environnement.

3. Quels sont les avantages de cette découverte ?

Cette découverte ouvre des possibilités pour la détection à distance de produits chimiques dans l’environnement. Par exemple, si un champ de ces plantes devenait rouge, cela serait assez évident visuellement.

4. Quels sont les défis à relever ?

Cette technologie est encore nouvelle et il reste un ensemble de problèmes à résoudre avant qu’elle puisse être utilisée dans les champs des agriculteurs, ou ailleurs dans le monde réel. De plus, la culture commerciale de ces plantes nécessiterait des approbations réglementaires qui prendraient de nombreuses années.

5. Quelles sont les applications potentielles de cette technologie ?

Les chercheurs espèrent pouvoir détecter n’importe quel produit chimique dans un environnement, y compris d’autres pesticides, mais aussi des médicaments comme les pilules contraceptives ou le Prozac dans l’approvisionnement en eau.

Légende illustration principale : Des plantes de laboratoire, normalement vertes, deviennent rouges en présence d’un pesticide toxique. (Image : Sean Cutler/UCR)

Article détaillant la chimie à l’origine de cette réalisation a été publié dans la revue Nature Chemical Biology : « An orthogonalized PYR1-based CID module with reprogrammable ligand-binding specificity«