La couleur de nos fruits et légumes examinée au peigne fin par des peintres moléculaires

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Israël | Biologie : médecine, santé, pharmacie, biotechnologie
15 novembre 2017

La couleur de nos fruits et légumes est révélatrice des différents pigments qui la composent. Chacun de ces pigments possède des propriétés de grand intérêt pour le corps humain. Une équipe de l’Institut Weizmann a réussi la prouesse de modifier génétiquement un grand nombre de légumes et de fleurs afin qu’ils produisent différents pigments possédant notamment des propriétés anticancéreuses.

La multitude des couleurs des végétaux qui nous entourent n’est pas uniquement le fruit de mutations aléatoires et fortuites qui ne trouvent d’utilité que pour le plaisir de nos yeux. Il a par exemple été mis en évidence que les pigments attirent les insectes pollinisateurs ou encore qu’ils protègent les végétaux de certaines maladies. Il existe trois catégories principales de pigments qui génèrent la quasi-totalité des couleurs du monde végétal : les anthocyanes, les caroténoïdes et les bétalaïnes. Chacune de ces familles présente des caractéristiques très particulières, incluant des propriétés antioxydantes, anti-inflammatoires ou anticancéreuses [1]. Les pigments sont donc fort intéressants pour la communauté scientifique.

Exemple de tomates modifiées génétiquement

Figure 1. Exemple de tomates modifiées génétiquement

Dans une nouvelle étude publiée par des chercheur·ses de l’Institut Weizmann dans Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS) [2], les chercheur·ses se sont intéressé(e)s à une classe de pigments, appelée bétalaïne. Ces derniers sont présents notamment dans les betteraves rouges, les cactus, les bougainvilliers et bien d’autres végétaux.
Le professeur Asaph Aharoni et le docteur Guy Polturak accompagnés d’étudiant·es se sont intéressé(e)s en particulier à deux plantes produisant des bétalaïnes : les betteraves rouges et les belles-de-nuit (Mirabilis jalapa). Après un travail méticuleux, ils ont pu retracer le gène permettant la production des bétalaïnes, ainsi que les mécanismes métaboliques conduisant à leur fabrication ; ceux-ci utilisent la tyrosine (un acide aminé) comme briques élémentaires.

Pour étayer et élargir leurs expériences, les chercheur·ses ont par la suite greffé le gène dans des levures pour leur faire produire, avec succès, la couleur désirée. Après ce premier test, ils ont greffé ce gène dans des tomates ou encore des pommes de terre et ont ainsi réussi à leurs donner différentes couleurs. Ils ont également réussi à contrôler la zone de production de ces pigments, limitant par exemple la couleur aux fruits de la tomate.

Une nouvelle fois, il est important de noter que cette découverte, qui pourrait sembler esthétique, s’avère d’une utilité certaine. En effet, la teneur en bétalaïnes accroît la valeur nutritive des fruits et légumes. De plus, ces pigments luttent activement contre le Botrytis Cinerea, une espèce de champignon (caractéristique des fraises trop mûres), qui détruit chaque année des végétaux comestibles à hauteur de plusieurs milliards de dollars. Enfin, les chercheur·ses sont également en mesure de produire à grande échelle ce pigment de façon économique ; une fois extrait, ce dernier permet de fabriquer des médicaments de première nécessité à forte valeur ajoutée.

Sources :
[1] Betalains : properties, sources, applications, and stability – a review ; Henriette M.C. Azeredo, International Journal of Fodd Science and Technology, 2009, 44, 2365-2376
[2] Engineered gray mold resistance, antioxidant capacity, and pigmentation in betalain-producing crops and ornamentals, G. Polturak et al., PNAS, 2017, vol 114 no 34, 9062-9067

Rédacteur : Samuel Cousin, post-doctorant à l’Institut Weizmann.

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