Les chercheurs de l’université de Linköping, en Suède, ont mis au point des biocapteurs qui permettent de surveiller en temps réel les niveaux de sucre dans les tissus végétaux, ce qui était impossible auparavant. Les informations fournies par ces capteurs pourraient aider l’agriculture à adapter sa production au changement climatique. Les résultats ont été publiés dans la revue scientifique iScience.
La principale source de nutrition pour la plupart des habitants de la Terre est principalement constituée par les plantes, qui sont également la base de l’écosystème complet dont nous dépendons tous. La population mondiale augmente, et le changement climatique rapide modifie en même temps les conditions de culture et d’agriculture.
« Nous devrons assurer notre approvisionnement alimentaire dans les prochaines décennies. Et nous devons le faire en utilisant les mêmes ressources, voire moins, qu’aujourd’hui. C’est pourquoi il est important de comprendre comment les plantes réagissent aux changements de l’environnement et comment elles s’adaptent », déclare Eleni Stavrinidou, professeur associé au laboratoire d’électronique organique du département de science et de technologie de l’université de Linköping.
Capteurs de sucre
Le groupe de recherche de l’université de Linköping dirigé par Eleni Stavrinidou, avec Totte Niittylä et son groupe du centre de sciences végétales d’Umeå, a mis au point des capteurs de sucre basés sur des transistors électrochimiques organiques qui peuvent être implantés dans les plantes. Ces biocapteurs peuvent surveiller les niveaux de sucre des arbres en temps réel, en continu, pendant deux jours maximum. Les informations fournies par les capteurs peuvent être liées à la croissance et à d’autres processus biologiques. Les plantes utilisent les sucres comme source d’énergie, et les sucres sont également des substances de signalisation importantes qui influencent le développement de la plante et sa réponse aux changements du milieu environnant.
Si les biocapteurs permettant de surveiller les niveaux de sucre chez l’homme sont largement disponibles, en particulier le glucomètre utilisé par les diabétiques, cette technologie n’a pas encore été appliquée aux plantes.
« Les capteurs sont aujourd’hui utilisés pour la recherche fondamentale en sciences végétales, mais à l’avenir, ils pourront être utilisés en agriculture pour optimiser les conditions de croissance ou pour surveiller la qualité du produit, par exemple. À long terme, les capteurs peuvent également être utilisés pour guider la production de nouveaux types de plantes qui peuvent pousser dans des conditions non optimales », explique Eleni Stavrinidou.
Variation
Les mécanismes par lesquels le métabolisme des plantes est régulé et la manière dont les changements de taux de sucre affectent la croissance sont encore relativement inconnus. Les expériences précédentes ont généralement utilisé des méthodes qui reposent sur le détachement de parties de la plante. Cependant, le capteur développé par le groupe de recherche donne des informations sans endommager la plante et peut fournir d’autres pièces du puzzle du fonctionnement du métabolisme de la plante.
« Nous avons trouvé une variation des niveaux de sucre dans les arbres qui n’avait pas été observée auparavant. Les études futures se concentreront sur la compréhension de la façon dont les niveaux de sucre des plantes changent lorsque les plantes sont soumises à un stress », déclare Eleni Stavrinidou.
La recherche est principalement financée par le programme de recherche et d’innovation Horizon 2020 de l’Union européenne. Des fonds supplémentaires proviennent du Wallenberg Wood Science Center, de la Fondation suédoise pour la recherche stratégique, de la Fondation Knut et Alice Wallenberg, du Conseil suédois de la recherche et du domaine de recherche stratégique suédois sur les nouveaux matériaux fonctionnels (AFM) de l’université de Linköping.
