Depuis des années, les phytologues du monde entier tentent de découvrir comment les plantes peuvent utiliser plus efficacement la lumière du soleil pour leur croissance. S’ils y parviennent, les rendements des cultures pourraient s’en trouver considérablement améliorés.
Au sein du nouvel institut indépendant Jan IngenHousz de Wageningen aux Pays-Bas, des scientifiques spécialisés dans les plantes et issus de différentes disciplines tentent de percer le secret de l’efficacité de la photosynthèse.
« Sans photosynthèse, il n’y a pas de vie », explique le professeur Martin Kropff, président du conseil de surveillance de l’institut Jan IngenHousz et ancien Rector magnificus de Wageningen. « Au cours de la photosynthèse, les plantes transforment le CO2 et l’eau en oxygène et en sucres sous l’influence de la lumière. C’est la base de tous les composés dont sont constituées les plantes.
« Les plantes n’utilisent généralement qu’un faible pourcentage de l’énergie solaire qu’elles absorbent », explique David Kramer, directeur de l’Institut Jan IngenHousz, qui a officiellement ouvert ses portes le 1er octobre. « Différents processus dans la plante limitent la photosynthèse dans différentes conditions, et chacun de ces processus est contrôlé par différents ensembles de gènes. Tous ces processus réagissent seconde par seconde aux fluctuations de la lumière, de la température, de l’humidité, du vent, des nutriments et d’autres facteurs environnementaux. Et ces effets peuvent tous différer d’une culture à l’autre ».
Le monde réel comme laboratoire
Les chercheurs souhaitent déterminer quel processus limite la photosynthèse dans les différentes cultures en situation réelle. Selon M. Kramer, il s’agit là d’un défi de taille qu’il est difficile de relever avec les approches scientifiques traditionnelles en laboratoire. « Nous devrons plutôt utiliser le monde réel comme laboratoire. L’une des premières étapes essentielles consiste à développer des capteurs de photosynthèse avancés et des outils de science des données. Ils peuvent enregistrer en continu et de manière très détaillée la manière dont la photosynthèse réagit aux changements de conditions dans plusieurs milliers de plantes. Nous pourrons ensuite utiliser ces données pour déterminer quels processus sont des facteurs limitants dans des conditions spécifiques ».
En cours de route, l’Institut Jan IngenHousz s’attend à découvrir de nouvelles connaissances scientifiques fondamentales sur la photosynthèse et son fonctionnement dans le monde réel. « Nous serons alors en mesure de dire si des changements dans des gènes spécifiques sont susceptibles d’améliorer les performances. Nous devrons ensuite transmettre les connaissances et les capteurs à un grand nombre de sélectionneurs de plantes et d’ingénieurs dans le monde entier afin d’enregistrer les changements utiles dans les cultures.
Plate-forme scientifique
Selon M. Kramer, le problème est trop vaste pour être résolu par un seul laboratoire. « Nous devrons permettre à un grand nombre de personnes travaillant dans différentes disciplines et sur différentes cultures de participer. Nous construisons donc une plateforme scientifique ouverte, accessible à une communauté de centaines de groupes de recherche dans le monde entier ». La plateforme permettra à cette vaste communauté de mesurer la photosynthèse de nombreuses cultures selon de nouvelles méthodes.
David Kramer et Martin Kropff envisagent l’avenir avec confiance. Si les plantes convertissent un peu plus de lumière solaire en sucres, cela aura un impact énorme sur la production alimentaire. Martin Kropff : « Nous pensons que c’est réalisable. Ce serait une bonne nouvelle pour les pays du Sud. M. Kramer ajoute : « L’objectif principal est de permettre aux sélectionneurs d’obtenir des plantes qui produisent plus de nourriture tout en étant plus résistantes au changement climatique, sans avoir un besoin disproportionné d’eau ou d’engrais.
Source : WUR
