Microalgues et bioénergies
Les chercheurs du BIAM ont découvert une nouvelle approche pour renforcer la capacité des microalgues à fixer et stocker le carbone atmosphérique : en modulant les voies de gestion des électrons au sein du chloroplaste, il est possible d’améliorer les processus énergétiques liés à la photosynthèse. Cette avancée met en lumière le rôle central du métabolisme énergétique et ouvre de nouvelles voies pour la biologie synthétique des microalgues. Des applications prometteuses pour répondre aux enjeux climatiques et biotechnologiques.
Des circuits d’électrons au cœur des cellules photosynthétiques
Le chloroplaste, véritable centrale électrique de la cellule photosynthétique et responsable de la production d’ATP et de NADPH, souvent qualifiés de « monnaies cellulaires » dans le langage scientifique. Une fois générées, ces formes d’énergie sont soit utilisées directement dans le chloroplaste, soit exportées vers d’autres parties de la plante pour fabriquer des composants cellulaires, tels que les protéines, les sucres ou les lipides. Pour répondre aux besoins de la cellule et s’adapter aux variations environnementales, le flux d’électrons s’adapte en permanence pour diriger l’énergie là où elle est la plus utile, selon les besoins de la cellule.
PGRL1 et FLV :
régulateurs majeurs des circuits d’électrons cellulaires
Des chercheurs du BIAM ont récemment démontré que les protéines PGRL1 et FLV, essentielles aux circuits d’électrons du chloroplaste, jouent des rôles opposés lors de périodes de carences en azote chez Chlamydomonas reinhardtii, une microalgue modèle.
Bien qu’elles influencent différemment le stockage d’huile, leur modulation permet d’optimiser à la fois la production d’huile et celle de l’amidon. La production de ces deux composés primaires, essentiels pour les applications biotechnologiques, peut ainsi être ajustée en fonction des besoins, ouvrant la voie à de nouvelles stratégies d’optimisation des microalgues pour des usages industriels et énergétiques.
Un levier d'innovation
« La plupart des recherches actuelles se sont concentrées jusqu’à présent sur l’augmentation du flux de carbone pour renforcer son stockage au cœur des lipides, un aspect clé du développement des bioénergies à partir des microalgues. Cependant, il est tout aussi essentiel de mieux considérer l’apport énergétique qui joue un rôle vital dans ces processus.
Dans cette étude, nous avons mis en évidence de nouvelles approches pour optimiser l’approvisionnement énergétique, un facteur critique pour améliorer la fixation du carbone atmosphérique et maximiser son stockage sous forme de gouttelettes d’huile produites par les microalgues. Pour illustrer cette découverte, on peut comparer le chloroplaste à une voiture : Le carbone synthétisé serait les structures métalliques, et les énergies cellulaires joueraient le rôle du logiciel et du lubrifiant du moteur (la lumière prenant le rôle du carburant). Les deux sont essentiels à la performance globale de l’engin », image Yonghua Li-Beisson, responsable de l’équipe EBMP et coautrice de cette découverte, qui poursuit : « Ces avancées participent à l’avancée des recherches sur le développement de biotechnologies susceptibles d’atténuer les effets du changement climatique, tout en répondant aux enjeux énergétiques. »
Journal : Plant Physiology. 2024 Nov. https://doi.org/10.1093/plphys/kiae617
Références
Auteurs: Ousmane Dao1, Adrien Burlacot2,3, Felix Buchert4, Marie Bertrand1, Pascaline Auroy1, Carolyne Stoffel2, Sai Kiran Madireddi2, Jacob Irby2, Michael Hippler4,5, Gilles Peltier1, Yonghua Li-Beisson1*
*Collaboration :
1 Aix Marseille University, CEA, CNRS, Institute of Biosciences and Biotechnology of Aix Marseille, BIAM, CEA Cadarache, Saint Paul-Lez-Durance, 13118, France
2 Department of Plant Biology, The Carnegie Institution for Science, Stanford, CA 94305, USA 3 Department of Biology, Stanford University, Stanford, CA 94305, USA
4 Institute of Plant Biology and Biotechnology, University of Münster, Münster 48143, Germany
5 Institute of Plant Science and Resources, Okayama University, Kurashiki 710-0046, Japan