Les cyanobactéries n'ont pratiquement pas besoin de nutriments et utilisent l'énergie du soleil. Les baigneurs connaissent bien ces micro-organismes – souvent appelés à tort « algues bleu-vert » – car ils se trouvent souvent dans les eaux. Un groupe de chercheurs du Karlsruhe Institute of Technology (KIT) a découvert que l'espèce multicellulaire Phormidium lacuna peut être génétiquement modifiée par transformation naturelle et pourrait ainsi produire des substances telles que l'éthanol ou l'hydrogène. Ils présentent leurs résultats dans la revue scientifique en ligne PLOS ONE (DOI: 10.1371 / journal.pone. 0234440).
Pendant la transformation, une cellule est génétiquement modifiée en ajoutant du matériel génétique (ADN). Ce processus, qui se produit fréquemment dans la nature, peut être utilisé pour introduire un ADN spécifique dans une cellule et lui conférer une certaine propriété. « La transformation naturelle signifie que l'ADN est absorbé par les cellules sans autre aide », explique le professeur Tilman Lamparter, professeur au Botanical Institute – General Botany research field au KIT. La procédure est simple: elle fonctionne sans conjugaison – la connexion avec une autre cellule – et sans électroperforation – ce qui rendrait la paroi cellulaire perméable. Comme la transformation naturelle n'a jusqu'à présent réussi que chez les cyanobactéries unicellulaires, on a supposé que c'était une caractéristique exclusive des espèces unicellulaires.
Les résultats du groupe de recherche KIT montrent que la compétence naturelle pour absorber l'ADN extracellulaire se produit plus fréquemment chez les cyanobactéries qu'on ne le pensait auparavant. Dans la publication scientifique en ligne PLOS ONE (Public Library of Science), ils rendent compte pour la première fois du transfert de gènes pour le genre Phormidium lacuna et de la transformation naturelle d'une cyanobactérie multicellulaire et filamenteuse.
Contribution à la bioéconomie: remplacement des ressources fossiles
Pour la transformation naturelle, les cellules doivent être dans un état physiologique, connu sous le nom de compétence naturelle, afin que la cellule réceptrice puisse transporter activement l'ADN dans le cytoplasme. Les scientifiques ont profité de la transformation naturelle et intégré de nouvelles informations génétiques dans le génome de Phormidium lacuna. Les cyanobactéries multicellulaires, qui tirent leur énergie de la lumière solaire, offrent l'avantage de former un biofilm et de croître dans une densité cellulaire élevée et rapidement éliminable. Les scientifiques du KIT ont isolé plusieurs souches de cette espèce à croissance filamenteuse de la mer du Nord et de la mer Méditerranée et séquencé le génome d'une souche.
La technique établie par les chercheurs pour modifier les cyanobactéries multicellulaires en introduisant des informations génétiques ouvre un large éventail de possibilités pour la recherche fondamentale et les applications possibles.
Avec l'aide de la transformation naturelle, nous avons déjà créé de nombreux mutants dits knockout, c'est-à-dire que nous avons réussi à désactiver certains gènes et ainsi identifié leur fonction. «
Tilman Lamparter, professeur à l'Institut botanique, KIT
Une application prospective possible serait de synthétiser de l'éthanol, de l'hydrogène ou du lactate ainsi que d'autres bioproduits dans les cellules et ainsi contribuer à la bioéconomie et au passage d'une économie pétrolière à une économie de marché basée sur des ressources durables. « Notre vision est d'utiliser cette technologie pour remplacer les ressources fossiles », explique le biologiste.
La source:
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
