Bioluminescence: le monde magique d’Avatar est-il en train de devenir réalité?

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Une startup moscovite développe une nouvelle génération de plantes capables de briller dans le noir, comme dans le film épique de science-fiction Avatar. Les chercheurs ont déjà généré de la lumière dans de la levure et estiment que leur technologie peut permettre de visualiser la migration des cellules cancéreuses.

Des arbres, des fleurs, des papillons et même des poissons luminescents peuvent nous éclairer dans l'obscurité. Une nouvelle recherche publiée dans PNAS montre que la Terre pourrait devenir une nouvelle Pandora, la planète immortalisée par le célèbre film Avatar.

Les scientifiques pensent pouvoir insuffler de la lumière à peu près à tout. En fait, plus de 100 espèces de champignons émettent de la lumière. Ce phénomène naturel s'appelle la bioluminescence, et il a jadis été décrit par Aristote. Cela se produit lorsqu'une substance appelée luciférine est oxydée à l'aide de l'enzyme luciférase pour émettre une lumière.

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La bioluminescence est présente chez de nombreuses espèces, des vers luisants aux poissons d'eaux profondes. Des lucioles et des champignons scintillants peuvent être observés dans la nuit sombre au cœur de la forêt brésilienne. Cependant, jusqu'à une date récente, la réaction biochimique qui produit de la lumière en fabriquant de la luciférine n'était comprise dans aucun organisme, à l'exception des bactéries. Ce manque de connaissances entravait les tentatives de faire briller les animaux et les plantes.

Tout peut briller avec les nouveaux gènes

À présent, un groupe de scientifiques de l'Institut de chimie bioorganique, basé à Moscou, a identifié pour la première fois les gènes clés qui permettent aux champignons bioluminescents de s’illuminer.

À l'aide d'un criblage et d'une analyse du génome, l'équipe a identifié les enzymes qui contribuent à la synthèse de la luciférine. En comparant les champignons qui brillent avec ceux dépourvus de cette fonction, les scientifiques ont également découvert comment la duplication de gènes a permis à la bioluminescence d'évoluer il y a plus de cent millions d'années.

« La bioluminescence est-elle bénéfique ou est-elle simplement un produit secondaire ? Nous ne le savons pas encore », a déclaré Ilia Kondrachov, l'auteur principal de l'étude.

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Les chercheurs sont également allés plus loin et ont mis trois gènes responsables de la luminescence dans la levure.

« Nous ne fournissons pas un produit chimique qui fait briller la levure. Nous fournissons plutôt les enzymes nécessaires pour convertir un produit métabolique déjà présent dans la levure en lumière », a expliqué Kondrachov.

Les plantes peuvent-elles remplacer les lampadaires?

Les scientifiques pensent que c’est une possibilité. Ils ont créé une nouvelle startup, Planta, chargée de créer un lampadaire basé sur les plantes.

Selon Karen Sarkissian, fondateur de la startup, la société se spécialisera dans la création et la vente de plantes lumineuses sur le marché des fleurs. « La conception et la vente aux consommateurs va prendre quelques années, a-t-il déclaré. La chronologie est principalement déterminée par la croissance et la reproduction des plantes elles-mêmes ».

Selon Sarkissian, cette technologie peut également aider à créer de nouveaux médicaments et à permettre une visualisation de haute qualité de la migration des cellules cancéreuses.

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« Nous coopérons avec une société américaine qui développe des réactifs pour la recherche biologique et médicale, mais je ne peux pas fournir de détails en raison d’un accord de confidentialité », a déclaré Sarkissian. Cependant, il a mentionné que la société envisageait de concéder une licence d'utilisation de cette technologie pour le marché des réactifs.

Actuellement, Planta cible des marchés tels que les États-Unis et l’Asie, où la réglementation concernant les plantes génétiquement modifiées est moins stricte qu’en Russie et en Europe. Selon Sarkissian, plusieurs sociétés nord-américaines ont manifesté leur intérêt pour la technologie.

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