Des plantes bioniques pour dépolluer l’atmosphère

Les protéines engagées dans la photosynthèse subissent des dommages dus aux radicaux libres et aux autres molécules hyper-réactives formés après plusieurs heures d’exposition à la lumière. Contrairement à une plante entière, les chloroplastes, organites très facilement isolables, ne parviennent pas, seuls, à contrer cet effet. Juan Pablo Giraldo, du MIT, et ses collaborateurs en Californie et en Turquie ont inséré des nanomatériaux dans ces organites afin de prolonger le processus bioénergétique. Les nanoparticules d’oxyde de cérium – ou nanocerias – sont au centre de leur recherche. Recouvertes d’acide polyacrylique, les nanocerias hautement chargées – négativement ou positivement – deviennent biocompatibles et pénètrent aisément les membranes hydrophobes des chloroplastes. Par leur pouvoir antioxydant, déterminé en 2008 par Ajay Karakoti, de l’Université de Floride centrale (1), les nanoparticules capturent les molécules indésirables et protègent les chloroplastes.
Dans une optique similaire, Juan Pablo Giraldo et ses collaborateurs ont introduit des nanotubes de carbone recouverts d’ADN – chargé négativement – dans les chloroplastes (2). Cette technique augmente l’étendue du spectre de longueur d’ondes perceptible par l’organite. Le chloroplaste absorbe ainsi 49 % de rayons supplémentaires, dont des ultraviolets et des infrarouges, par rapport à un chloroplaste isolé dépourvu de cette technologie. Les scientifiques sont allés encore plus loin en combinant des nanocerias et des nanotubes de carbone. Résultat, les chloroplastes restent actifs plusieurs heures supplémentaires. Appliqués à la plante modèle Arabidopsis thaliana, les nanotubes boostent la photosynthèse d’environ 30 %, réduisant du même coup quelque peu le taux de dioxyde de carbone de l’atmosphère avoisinante.
Les scientifiques ont démontré que les nanotubes présents dans les chloroplastes détectent et séquestre aussi le monoxyde d’azote, un des gaz les plus impliqués dans la pollution atmosphérique.

(1) Narakoti AS et al. (2008) JOM 60, 33–7
(2) Giraldo JP et al. (2014) Nat Mater, doi:10.1038/nmat3890