Une lignine génétiquement plus souple

La lignine – le polymère aromatique qui confère leur rigidité à de nombreuses plantes – est un cauchemar pour les biochimistes qui cherchent à valoriser la biomasse. Car pour dépolymériser cette molécule, il faut déployer de lourds traitements chimiques. Des chercheurs de l’Université d’État de Caroline du Nord, à Raleigh, ont donc imaginé créer des plantes génétiquement modifiées (PGM) pour que leur lignine soit plus facilement « digérable » et ce, à moindre coût énergétique, tout en conservant leur rigidité – indispensable à leur culture.
Pour cela, ils ont étudié la voie de biosynthèse de la molécule. Chez l’angélique de Chine, une herbacée, ils ont identifié la féruloyl-coenzyme A monolignol transférase (CoA-FMT), une enzyme qui produit des conjugués de monolignol férulate, des monomères phénoliques pouvant se lier avec les monomères de lignine. Lors de la polymérisation, ils forment des liaisons plus faibles que les molécules natives. Les chercheurs ont introduit le gène codant la CoA-FMT chez des peupliers et provoqué son expression de manière spécifique dans le xylème, le tissu vasculaire végétal dont les parois produisent la lignine. En étudiant ces PGM, ils ont montré que l’enzyme modifie la structure de la lignine, permettant sa digestion par un traitement alcalin modéré.
Les chercheurs imaginent que ces travaux participeront au développement de plantes plus adaptées à la production de biocarburants ou de papier, avec des coûts énergétique et chimique réduits. Conscients des difficultés inhérentes à l’essor des PGM (refus sociétal, risque écologique...), ils suggèrent que ces dernières ne soient cultivées que dans des champs éloignés des peupliers natifs, d’introduire un gène de stérilisation dans les PGM et de couper les arbres avant leur maturation complète afin d’empêcher tous risque de croisement avec les espèces natives.

Wilkerson CG et al. (2014) Science 344, 90-3

CoA-FMT observée par fluorescence dans une feuille de peuplier
© S. Mansfield, UBC/M. Wisniewski, Media Specialist, Great Lakes Bioenergy Research Center, Madison, WI