La biomédecine ouvre la voie aux futures cultures vivrières
Des chercheurs de l'université du Queensland ont, pour la première fois, introduit du matériel génétique dans des plantes par l'intermédiaire de leurs racines, ouvrant ainsi une voie potentielle pour l'amélioration rapide des cultures.
Vue au microscope d'une pointe de racine et de la progression de l'ARNm synthétique qui produit une protéine fluorescente verte.
The University of Queensland
Le professeur Bernard Carroll, de l'école de chimie et de biosciences moléculaires de l'UQ, a déclaré que la technologie des nanoparticules pourrait permettre d'affiner les gènes des plantes afin d'augmenter le rendement des cultures et d'améliorer la qualité des aliments.
"La sélection végétale traditionnelle et la modification génétique prennent de nombreuses générations pour produire une nouvelle variété de culture, ce qui est long et coûteux", a déclaré le professeur Carroll.
"Nous avons réussi à faire absorber par les racines des plantes une nanoparticule bénigne mise au point par le groupe du professeur Gordon Xu à l'UQ pour l'administration de vaccins et de traitements anticancéreux chez les animaux.
"Les parois cellulaires des plantes sont rigides et ressemblent à du bois, beaucoup plus résistantes que les cellules humaines ou animales ; nous avons donc enduit la nanoparticule d'une protéine qui détache doucement la paroi cellulaire de la plante.
"L'enrobage de la protéine a aidé la nanoparticule à franchir les parois cellulaires pour délivrer, pour la première fois, un ARNm synthétique dans les plantes.
Les ARNm sont des molécules messagères naturelles qui contiennent des instructions génétiques permettant de construire et d'améliorer toutes les formes de vie.
L'équipe de recherche a utilisé les nanoparticules pour introduire un ARNm synthétique produisant une protéine fluorescente verte dans plusieurs espèces de plantes, dont Arabidopsis, un membre miniature de la famille du canola et du chou, largement utilisé dans la recherche génétique.
"Il est surprenant de constater qu'au lieu de délivrer toute sa charge dans la première cellule qu'elle pénètre, la nanoparticule voyage avec l'eau à travers la plante, distribuant l'ARNm au fur et à mesure", a déclaré le professeur Carroll.
"C'est passionnant car, si l'on continue à l'améliorer, cette technologie pourrait être utilisée à l'avenir pour produire plus rapidement de nouvelles variétés de cultures.
"Avec des recherches plus poussées, nous pourrions cibler un problème de culture tel que la saveur ou la qualité et obtenir une nouvelle variété sans avoir besoin d'une décennie de croisements ou de modifications génétiques.
"Tout comme un vaccin à ARNm produit une protéine qui stimule le système immunitaire et se dégrade ensuite, l'ARNm que nous introduisons dans les plantes est exprimé de manière transitoire et disparaît ensuite".
La technique des nanoparticules a été brevetée par UniQuest, la société de commercialisation de l'UQ, qui recherche à présent des partenaires pour poursuivre le développement de la technologie.
L'équipe de recherche comprenait le professeur Zhi Pin (Gordon) Xu et le docteur Jiaxi Yong de l'Australian Institute for Bioengineering and Nanotechnology et de la Queensland Alliance for Agriculture and Food Innovation de l'UQ.
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Publication originale
Jiaxi Yong, Wang Xu, Miaomiao Wu, Run Zhang, Christopher W. G. Mann, Guoquan Liu, Christopher A. Brosnan, Neena Mitter, Bernard J. Carroll, Zhi Ping Xu; "Lysozyme-coated nanoparticles for active uptake and delivery of synthetic RNA and plasmid-encoded genes in plants"; Nature Plants, Volume 11, 2025-1-2
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