Des chercheurs de l'Institut Leibniz de biochimie végétale (IPB) de Halle ont récemment créé des tomates violettes en utilisant des méthodes de génie génétique. Pour ce faire, ils ont inséré les gènes responsables de la biosynthèse de la bétanine dans les plantes et les ont activés dans le fruit en train de mûrir. La bétanine n'est normalement pas produite par les tomates, mais plutôt extraite des betteraves rouges et utilisée comme colorant alimentaire naturel. Ce type de méthodes de génie génétique permettant de produire des substances dans des systèmes de production végétale spécialement développés jouera un rôle important à l'avenir, notamment dans la fabrication de médicaments. La production de vaccins et d'anticorps à l'aide de plantes est déjà un domaine de recherche très actif.
Ainsi, l'objectif principal de cette étude n'était pas de créer une nouvelle variété de tomate à consommer. Il s'agissait plutôt d'affiner les méthodes de génie génétique, qui sont beaucoup plus faciles à analyser en produisant un pigment facilement visible. Les plantes sont des systèmes de production très efficaces, mais aussi très compliqués. Elles possèdent un grand nombre de mécanismes de régulation qui peuvent parfois freiner l'ensemble du processus de biosynthèse de la substance à produire. « Ces mécanismes de rétroaction complexes sont encore mal compris », explique Sylvestre Marillonnet, le chercheur principal de l'étude. « De nombreux travaux de recherche sont encore nécessaires à cet égard ».
Même dans le cas de la bétanine, il a fallu beaucoup de planification et d'ajustements pour que les plantes atteignent le rendement de synthèse souhaité. Les chercheurs de Halle ont non seulement inséré les trois gènes nécessaires à la biosynthèse de la bétanine dans les plants de tomates, mais ils ont également inséré plusieurs commutateurs génétiques permettant d'activer les gènes insérés uniquement dans le fruit et exactement au même moment pendant la maturation. Néanmoins, la production de bétanine dans le fruit était initialement maigre. Un niveau plus élevé de biosynthèse des pigments n'a pu être maintenu qu'en insérant un quatrième gène, qui assure la mise à disposition d'une importante substance précurseur. C'est ainsi que sont nées les tomates d'un violet profond, qui contiennent encore plus de bétanine que les betteraves rouges.
Dans un premier temps, l'étude des chercheurs de Halle a fourni de nouvelles informations importantes sur les méthodes de génie génétique. « Néanmoins ces tomates seraient également tout à fait propres à la consommation et seraient même bonnes pour la santé ». En effet, la bétanine, comme de nombreux pigments, a un fort effet antioxydant. Les fruits violets pourraient également servir de source pour la bétanine, un colorant alimentaire. Les premiers essais d'utilisation de la bétanine de tomate pour teindre des yaourts et des limonades ont donné des résultats prometteurs.
Outre le génie génétique - la production de substances dans les plantes - l'IPB mène des recherches approfondies sur toutes les méthodes conventionnelles de production de principes actifs à partir de plantes. Cela comprend aussi bien la synthèse organique traditionnelle que le développement de méthodes biotechnologiques permettant de produire les produits souhaités à l'aide de bactéries ou de levures. La méthode relativement immature et prometteuse de la biocatalyse fait également l'objet de recherches à l'institut. Cette méthode consiste à utiliser le génie génétique pour modifier les gènes des enzymes de biosynthèse des plantes afin de créer de nouvelles enzymes ayant les propriétés souhaitées. Ces nouvelles enzymes sont ensuite utilisées pour concevoir de nouveaux procédés de synthèse des produits recherchés en éprouvette. La méthode choisie dépend des propriétés structurelles de la substance à produire. Certains composés végétaux, comme la morphine et d'autres opiacés, ont une structure tellement complexe qu'il est encore plus économique de les extraire directement de la plante elle-même.
Pour plus d'informations :
Dr. Sylvestre Marillonnet
Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie
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Photo : © Sylvestre Marillonnet, IPB