La première plante biohybride qui capte plus de CO2 et produit également de l'énergie créée par des scientifiques italiens
La plante biohybride est née à l'Université Libre de Bolzano : plus de photosynthèse, plus de croissance et une plus grande absorption de CO₂ sans modifier l'ADN
C'est un organisme vivant, une plante. Elle grandit, respire, transforme la lumière en énergie. Et il abrite en lui-même quelque chose que nous n’aurions pu imaginer jusqu’à récemment que dans un laboratoire de matériaux avancés. Il s'agit d'une plante biohybride, un être végétal qui intègre des composants artificiels capables d'amplifier les fonctions naturelles telles que la photosynthèse, la croissance et la réponse aux stimuli environnementaux.
Cette histoire prend forme dans le laboratoire de technologies de détection de la Faculté d'ingénierie de l'Université libre de Bolzano, où une équipe de chercheurs, en collaboration avec d'autres départements et centres de recherche internationaux, a créé la première plante entièrement biohybride en insérant des nanoparticules directement dans les tissus végétaux. Le résultat est une plante qui capte mieux la lumière solaire, pousse davantage et ouvre des perspectives concrètes dans la captation du CO₂ atmosphérique et la production de bioénergie.
Plus de lumière dans les feuilles, plus de croissance, plus de CO₂ absorbé
Le protagoniste est l'arabe commun, Arabidopsis thaliana, l'une des plantes les plus étudiées au monde et la première dont le génome entier a été séquencé. Travailler sur elle, c'est pouvoir observer chaque changement avec une grande précision.
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Des nanoparticules de poly(3-hexylthiophène), appelées P3HT, ont été intégrées dans cette plante. C'est un polymère organique composé de longues chaînes d'unités moléculaires contenant des atomes de carbone qui se répètent comme un collier. Un matériau capable de conduire le courant électrique et déjà étudié pour les panneaux solaires flexibles et l'électronique verte.
Les particules sont minuscules, environ cinq cents fois plus fines que le diamètre d’un cheveu humain. Cette taille permet aux racines de les absorber et de les transporter vers les feuilles. Une fois sur place, elles agissent comme des micro-antennes qui interceptent également la lumière verte, une partie du spectre que les plantes utilisent moins que le bleu et le rouge. Élargir la gamme de lumière disponible signifie alimenter le processus photosynthétique avec une plus grande intensité.
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Les données montrent un changement clair. Les plantes traitées au P3HT ont développé des racines 45 % plus longues que les témoins. La biomasse augmente jusqu'à 17%. L'assimilation nette de CO₂ augmente de 11 %, signe d'une activité photosynthétique plus intense. Les feuilles se dilatent, le système racinaire se renforce, la plante entière paraît plus vigoureuse.
Perspectives pour l'agriculture et l'énergie
L'étude a été publiée dans Materials Horizons. Outre l'Université libre de Bolzano, la Fondation Bruno Kessler, Eurac Research, l'Université Ludwig-Maximilians de Munich, l'Institut des matériaux pour l'électronique et le magnétisme du Cnr et Elettra Sincrotrone Trieste ont collaboré.
La vraie nouveauté concerne l’intégration in vivo de nanoparticules dans l’ensemble de la plante. Les P3HT-NP pénètrent dans le système racinaire, se déplacent le long des tissus et atteignent les feuilles, où elles sont observées par microscopie confocale sous forme de petits points fluorescents submicroniques. Leur présence suggère une interaction avec la chlorophylle capable de supporter la chaîne de transport d'électrons dans les thylacoïdes, avec un alignement énergétique entre les niveaux électroniques des nanoparticules et ceux de la chlorophylle qui rend plausible un échange d'énergie.
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L’image qui se dessine est celle d’une plante biohybride capable de mieux utiliser la lumière disponible et de la transformer en croissance et absorption de CO₂. Les applications envisagées couvrent l’agriculture durable et les systèmes d’énergies renouvelables, avec la perspective de organismes végétaux plus efficaces dans la capture du carbone et la production d’oxygène.
Des études restent ouvertes sur l'impact environnemental à long terme, sur la persistance des nanoparticules dans les sols et sur l'interaction avec les écosystèmes. Les recherches futures se pencheront sur les paramètres photosynthétiques basés sur la fluorescence de la chlorophylle, la localisation subcellulaire par microscopie électronique et l'analyse de la durée de vie de la fluorescence pour mieux comprendre les mécanismes au niveau des organelles.
Cette plante biohybride marque une frontière mouvante. La biologie et les matériaux dialoguent à l’intérieur d’une feuille, et à partir de là s’ouvre une réflexion plus large sur la manière dont nous pouvons repenser l’énergie, l’agriculture et le climat.
Source : UniBZ – Horizons Matériaux
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