Des chercheurs états-uniens ont modifié génétiquement des peupliers afin de faciliter la production de papier. Leur objectif était de trouver un moyen de rompre plus facilement la lignine présente dans les arbres, en utilisant moins de produits chimiques et d’énergie et en produisant moins de déchets.

Le peuplier est particulièrement intéressant pour l’industrie, car les arbres grandissent rapidement et produisent donc de grandes quantités de lignine. Pudding4brains, Wikimedia Commons, DP

La lignine est un polymère aromatique qui sert à renforcer les parois cellulaires des plantes. Essentielle à leur croissance et à leur développement, elle représente 20 à 25 % de l’arbre. Mais c’est aussi un obstacle pour la fabrication industrielle de papier et de biocarburant. Actuellement, ces industries éliminent la lignine grâce à des produits chimiques, en utilisant de l’énergie et en produisant des déchets. Dans un article paru dans la revue Science, les chercheurs expliquent comment ils ont utilisé le génie génétique pour modifier la lignine afin de favoriser son élimination sans affecter la structure de l’arbre.

Pour Shawn Mansfield, professeur à l’université de la Colombie-Britannique, un des auteurs de ces travaux, c'est un moyen de trouver des alternatives au pétrole. « Nous sommes une société dépendante du pétrole. Nous dépendons de la même ressource pour tout, des smartphones à l’essence. Nous avons un besoin de diversification et nous devons éliminer la pression qui pèse sur les combustibles fossiles. Les arbres et les plantes ont un potentiel énorme pour apporter du carbone à notre société. »

La lignine est un polymère à la structure complexe notamment employé dans l’industrie papetière. Karol Głąb, Wikimedia Commons, cc by sa 3.0

Comme la lignine contient des liaisons difficiles à dégrader, les chercheurs ont utilisé le génie génétique pour introduire des liaisons ester plus faciles à rompre. Grâce à cette nouvelle technique, la lignine serait récupérée plus efficacement et pourrait être utilisée pour d’autres applications : adhésifs, fibres de carbone, additifs de peinture, etc…

Ces travaux ont été effectués chez des peupliers hybrides Populus alba x grandidenta. Les chercheurs ont voulu introduire des liaisons plus faciles à dégrader dans le squelette de la lignine. Pour cela, ils devaient augmenter le pool de monomères de conjugués de férulates de monolignols qui servent à fabriquer la lignine. Ils ont donc isolé le gène d’une transférase capable de former ces conjugués : ce gène codant pour une féruloylcoenzyme A monolignol transférase (FMT) a été trouvé chez l’angélique de Chine, Angelica sinensis.

Les enzymes FMT ont été marquées avec une protéine fluorescente jaune afin d’observer l’expression de la protéine dans les peupliers transgéniques. Devant le gène de la FMT, les chercheurs ont placé un promoteur universel 35S et le promoteur CesA8 spécifique du xylème. Le xylème est le tissu dans lequel se forme la lignine. Puis ils ont introduit ce gène chez le peuplier et réussi à exprimer le gène dans des arbres qui ont grandi en serre.

De telles modifications génétiques sur des arbres posent question, car il faudrait s’assurer que les gènes introduits ne se répandent pas dans les forêts et éviter les pollinisations croisées. Des solutions existent, comme rendre stériles les plantes génétiquement modifiées ou couper les arbres avant qu'ils atteignent leur maturité sexuelle.

F - S 11apr2014