Les scientifiques explorent un capteur génétique de l bleu :

image: La technologie BLIO explore un “interrupteur génétique” pour déverrouiller la production de pétrole dans les microalgues :
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Crédit: LIU Yang et ZHANG Peng :

Les microalgues, algues invisibles à l’œil nu, absorbent le dioxyde de carbone et produisent des huiles utilisables comme biocarburants. Ces biocarburants, qui peuvent être négatifs en carbone, sont prometteurs comme alternative aux carburants fossiles conventionnels. Cependant, les processus biologiques qui permettent à ces microalgues de produire des huiles ne sont pas entièrement compris.

Désormais, une équipe de recherche dirigée par le Prof. XU Jian du Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT), Chinese Academy of Sciences (CAS), a découvert un capteur génétique de lumière bleue qui régule la synthèse d’huile dans une microalgue industrielle, et a exploré cette découverte pour doubler la productivité microalgale de huiles.

Ils ont proposé une nouvelle technologie appelée synthèse d’huile induite par la lumière bleue (BLIO), qui a des implications majeures dans la conversion à base de microalgues du dioxyde de carbone en biocarburants.

Leurs conclusions ont été publiées le 29 mars dans : Communication Nature.

Dans les algues productrices d’huile, appelées microalgues oléagineuses, les stress environnementaux tels que la privation de nutriments, la lumière intense ou la chaleur provoquent généralement l’accumulation d’huile. Ces huiles à haute densité énergétique sont des triacylglycérols (TAG), précurseurs des biodiesels. Les microalgues sont des matières premières prometteuses pour la production de TAG en raison de leur croissance rapide et de leur forte teneur en huile.

Les scientifiques savent depuis longtemps que la production de pétrole fait partie de la réponse des cellules microalgales aux stress environnementaux, mais exploiter ces connaissances pour une plus grande productivité du pétrole est difficile car ils ne comprennent pas parfaitement le fonctionnement du processus.

L’équipe de recherche QIBEBT cherche depuis longtemps une meilleure façon d’induire la productivité de l’huile dans les microalgues. “De nouveaux stimuli environnementaux qui permettent un contrôle efficace et précis de l’assemblage des TAG cellulaires sans compromettre la productivité de la biomasse sont hautement souhaitables”, a déclaré ZHANG Peng, chercheur postdoctoral au Single-Cell Center de QIBEBT.

L’équipe étudie la microalgue oléagineuse industrielle : Nannochloropsis oceanica :un type de microalgue marine qui peut produire des huiles de grande valeur à partir d’eau de mer et de CO :2 :depuis plus d’une décennie.

Leur long voyage à la recherche d’un nouveau stimulus qu’ils peuvent contrôler plus précisément pour la production de pétrole les a finalement conduits à la lumière bleue. L’équipe de recherche a découvert une voie “BlueLight-NobZIP77-NoDGAT2B” jusque-là inconnue.

Lorsque des nutriments tels que l’azote sont abondants, un régulateur de détection de lumière bleue appelé NobZIP77 désactiverait la production de TAG dans la microalgue, en inhibant l’expression d’enzymes productrices d’huile telles que NoDGAT2B. Cependant, lorsque l’azote est épuisé, la chlorophylle : une: qui absorbe normalement la lumière bleue est réduite, ce qui entraîne une plus grande quantité de lumière bleue pénétrant dans le noyau où NobZIP77 réside. L’exposition accrue de NobZIP77 à la lumière bleue déverrouille son effet inhibiteur sur les enzymes de synthèse des TAG et libère NoDGAT2B pour produire plus de TAG “, a expliqué ZHANG Peng.

“Un mécanisme aussi concis qui relie la détection de la lumière à la synthèse des TAG n’était pas connu auparavant, c’est donc assez excitant”, a ajouté XIN Yi, professeur agrégé au Single-Cell Center.

Sur la base de ces découvertes, l’équipe a inventé la technologie BLIO, dans laquelle la microalgue retirée de NobZIP77 est d’abord exposée à la lumière blanche, puis à la lumière bleue. Il en résulte un niveau de productivité maximale de TAG qui est le double de la microalgue non modifiée sous lumière blanche constante.

« La qualité de la lumière est un outil de contrôle hautement souhaitable. Ainsi, notre découverte dans cette étude indique une nouvelle direction dans le développement des matières premières, la conception des photobioréacteurs ou le contrôle des bioprocédés », a déclaré XU Jian, responsable du Single-Cell Center et auteur principal de l’étude.

Les chercheurs pensent que ce mécanisme génétique est largement présent dans les microalgues et les plantes supérieures, et envisagent un avenir où la technologie BLIO et ses variantes contribueront à des circonstances où la conversion hautement efficace du CO2 : aux huiles ou à d’autres macromolécules est nécessaire.


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