Biologie végétale du maïs et recherche dans le domaine des bioénergies : les avancées de l’Université de Purdue

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Des scientifiques de l’université de Purdue, Indiana (IN), sous la direction de Nicholas Carpita, professeur de biologie cellulaire des plantes, ont participé à l’identification des gènes et des groupes de gènes qui seraient impliqués dans la biogenèse de la paroi cellulaire du maïs. Les résultats de leur travaux sur les 750 gènes de la paroi cellulaire et sur le premier séquençage du génome du maïs ont été publiés respectivement dans les journaux Plant Physiology et Science, le 19 novembre. Ces recherches s’inscrivent dans le cadre d’une collaboration entre les universités du Connecticut, de Floride, de Purdue, du Wisconsin et du National Renewable Energy Laboratory qui a permis de regrouper les résultats de leurs recherches dans une ressource commune, le Cell Wall Genomics. Cette mutualisation permettra d’élargir l’exploitation de leurs travaux et des résultats afin d’identifier les voies métaboliques les plus intéressantes pour l’optimisation de la production de biomasse destinée à l’industrie des biocarburants.

Le Cell Wall Genomics est une ressource qui regroupe les mutants des gènes impliqués dans la synthèse de la paroi cellulaire d’Arabidopsis et du maïs. Les chercheurs ont, en parallèle, développé des techniques de spectroscopie telles que la microspectroscopie Infrarouge à Transformée de Fourier (FTIR) ou encore la spectroscopie dans l’Infrarouge proche (NIR Near-infrared spectroscopy) en vue d’identifier directement dans les champs les plants de maïs mutants dans la biogenèse de la paroi cellulaire.

Avec les séquences des quelques 32.000 gènes du maïs, les scientifiques peuvent mieux étudier les fonctions des gènes pris individuellement et comprendre comment chacun d’entre eux intervient dans les différents aspects du développement de la plante. Environ 10% du génome des plantes est consacré à la synthèse de la paroi cellulaire. Selon le professeur Carpita, les scientifiques disposent maintenant d’un inventaire des gènes qui peuvent devenir de possibles cibles pour l’optimisation de la production de la biomasse pour l’industrie des biocarburants. Les scientifiques de Purdue sont particulièrement intéressés par les gènes qui régulent la synthèse de la cellulose, de la lignine et d’autres composants des parois cellulaires des plantes et ce dans le but de contrôler la structure de ces parois. L’ensemble des données du Cell Wall genomics permettra d’identifier les mutants des gènes clés d’intérêt, d’évaluer comment la mutation modifie le phénotype de la paroi cellulaire des plantes, et de déterminer si ces changements sont intéressants d’un point de vue accessibilité de la biomasse dans les divers processus de dégradation. Au-delà des gènes de la paroi cellulaire, disposer du génome complet leur permettra d’identifier les mécanismes de contrôle du développement, comme les gènes qui retardent la floraison en vue de prolonger la phase de production de biomasse, ou qui modifient les voies métaboliques permettant aux plantes d’accumuler d’avantage de sucres dans les tiges.

Par ailleurs, Nicholas Carpita et Maureen McCann, professeur de biologie et co-auteur des deux publications, font partie du projet de recherche C3Bio de Purdue (the Center for Direct Catalytic Conversion of Biomass to Biofuels), qui est spécialisé dans le développement de procédés thermiques et de catalyseurs chimiques pour le développement de biocarburants qui utiliseraient plus de carbone issue des plantes en convertissant directement la biomasse lignocellulosique en carburant. Ainsi, en contournant les procédés actuels de fermentation biologique, cette approche permettrait de réduire les coûts nécessaires à la mise en place des bioraffineries et d’étendre la gamme de biocarburants au-delà de l’éthanol.

Cette démarche s’inscrit dans une mutation de l’industrie des biocarburants avec une utilisation prioritaire de la matière première cellulosique des plantes herbacées contenue dans les parois cellulaires et qui représente la majeure partie de leur biomasse. Ce débat fera notamment l’objet d’une conférence le 1er décembre prochain intitulée "Growing the Bioeconomy : Solutions for Sustainability" animée par, entre autres, les économistes agricoles Wally Tyner et Steven Wu de l’université de Purdue.

L’université de Purdue a également été retenue par l’USDA (U.S. Department of Agriculture) et le U.S. DOE (Department Of Energy) dans le cadre des appels à projets du Biomass Research and Development Act of 2000. Ainsi, l’université de Purdue bénéficiera d’une subvention de plus de 930.000 dollars pour entreprendre une étude sur l’analyse des impacts mondiaux des biocarburants de seconde génération dans un contexte de nouvelles technologies, d’une économie alternative et d’une prise en compte accrue de la problématique du changement climatique.

Source :


- Maize cell wall genes identified, giving boost to biofuel research - 19/11/2009 : http://www.eurekalert.org/pub_releases/2009-11/pu-mcw111909.php
- Cell Wall Genomics - http://cellwall.genomics.purdue.edu/
- Economist : Renewable fuel talk turning to cellulosic diesel - 28/10/2009 - http://www.purdue.edu/newsroom/events/2009/oct/091028TynerBioeconomy.html
- Purdue to find game changing way to produce biofuels - 07/05/2009 - http://www.purdue.edu/uns/x/2009a/090507McCannEFRC.html

Rédacteur :

Magali Muller, deputy-agro.mst@consulfrance-chicago.org ; Adèle Martial, attache-agro.mst@consulfrance-chicago.org

Voir en ligne : http://www.bulletins-electroniques….