Une meilleure photosynthèse pour de meilleurs rendements

Les plantes utilisent la photosynthèse pour transformer le dioxyde de carbone et l'eau en glucides en utilisant l'énergie de la lumière. Une enzyme essentielle au processus de fixation du carbone, RuBisCo, a évolué il y a plus de 3,5 milliards d'années dans les bactéries photosynthétiques.

De nombreuses plantes de culture, comme le blé, l'orge, le riz, le soja et les pommes de terre, utilisent RuBisCo dans une voie inefficace, connue comme la photosynthèse C3 pour fixer le carbone. Les plantes plus évoluées comme le maïs ont modifié leur structure de feuilles et leur biochimie pour utiliser RuBisCo dans la voie de photosynthèse plus efficace, la C4.

Le projet 3TO4 («3to4: Converting C3 to C4 photosynthesis for sustainable agriculture») cherche à transférer ces traits C4 efficaces dans les plantes servant à la production alimentaire et de carburant. Cela est possible en modifiant génétiquement le développement des feuilles, la biologie cellulaire et les voies biochimiques dans les plantes de C3, mais les chercheurs ont d'abord dû comprendre la voie C4.

Ils ont commencé par développer un modèle détaillé du processus complet de la photosynthèse C4, y compris sur la manière et l'endroit où les glucides sont synthétisés. Les différences génétiques entre les plantes C3 et C4, y compris celles contrôlant le développement de tissus spécifiques qui permettent aux plantes C4 de fixer le carbone de manière plus efficaces, ont été identifiées.

Les chercheurs ont également identifié des modifications aux enzymes vitales pour la photosynthèse C4, ainsi que les gènes régulateurs qui contrôlent la production des produits génétiques associés à C4. Ils utilisent ces informations pour intégrer certains composants de la voie C4 dans une plante de culture C3, pour créer ultérieurement de nouvelles plantes C4.

L'introduction de caractéristiques de la photosynthèse C4 dans les plantes C3 devrait permettre d'améliorer le rendement, de réduire la surface des terres nécessaires à la culture et permettre aux plantes de tolérer la sécheresse. La formation de jeunes chercheurs, l'établissement de capacité de recherche européenne et l'implication de parties prenantes industrielles, 3TO4 offrira des bases solides à la recherche sur la photosynthèse à long terme.