Un groupe de recherche a développé une méthode innovante de biofortification des feuilles et autres tissus végétaux verts, augmentant leur teneur en substances saines telles que le bêta-carotène, principal précurseur de la vitamine A dans l’alimentation humaine.
Les travaux démontrent qu’en utilisant des techniques biotechnologiques et des traitements à haute intensité lumineuse, les niveaux de bêta-carotène dans les feuilles peuvent être multipliés jusqu’à 30 fois en créant de nouveaux endroits pour le stocker sans affecter les processus vitaux tels que la photosynthèse. Les résultats sont publié dans le Journal des plantes.
Le bêta-carotène est l’un des principaux caroténoïdes, des pigments présents naturellement dans les plantes et autres organismes photosynthétiques bénéfiques pour la santé, avec des propriétés antioxydantes, immunostimulantes et améliorant les fonctions cognitives.
Plus précisément, le bêta-carotène est le principal précurseur des rétinoïdes, des composés chimiques ayant des fonctions corporelles essentielles (vision, prolifération et différenciation cellulaires, système immunitaire), dont la vitamine A.
En utilisant des plantes de tabac (Nicotiana benthamiana) comme modèle de laboratoire et de laitue (Lactuca sativa) comme modèle de culture, l’équipe dirigée par Manuel Rodríguez Concepción, chercheur du Conseil national de recherche (CSIC) à l’Institut de recherche en biologie moléculaire et cellulaire végétale (IBMCP), a réussi à augmenter la teneur en bêta-carotène des feuilles sans affecter négativement d’autres processus vitaux tels que la photosynthèse.
« Les feuilles ont besoin de caroténoïdes tels que le bêta-carotène dans les complexes photosynthétiques des chloroplastes pour leur bon fonctionnement », explique le chercheur du CSIC.
« Quand les chloroplastes produisent trop ou trop peu de bêta-carotène, ils cessent de fonctionner et les feuilles finissent par mourir. Nos travaux ont permis de produire et d’accumuler avec succès du bêta-carotène dans des compartiments cellulaires où il ne se trouve normalement pas, en combinant des techniques biotechnologiques et des traitements à haute intensité lumineuse », explique-t-il.
Accumulation et bioaccessibilité supérieures
Les résultats de l’étude montrent qu’il est possible de multiplier les niveaux de bêta-carotène dans les feuilles en créant de nouveaux lieux de stockage en dehors des complexes photosynthétiques. D’une part, ils ont réussi à stocker des niveaux élevés de bêta-carotène dans des plastoglobules, et des vésicules de stockage de graisse sont naturellement présentes à l’intérieur des chloroplastes. Ces vésicules ne participent pas à la photosynthèse et n’accumulent généralement pas de caroténoïdes.
« Stimuler la formation et le développement des plastoglobules avec des techniques moléculaires et des traitements de lumière intense augmente non seulement l’accumulation de bêta-carotène mais aussi sa bioaccessibilité, c’est-à-dire la facilité avec laquelle il peut être extrait de la matrice alimentaire pour être absorbé par notre système digestif », explique Luca Morelli, premier auteur de l’étude.
Biofortification des légumes
L’étude montre également que la synthèse du bêta-carotène dans les plastoglobules peut être combinée avec sa production en dehors des chloroplastes au moyen d’approches biotechnologiques. Dans ce cas, explique le co-auteur Pablo Pérez Colao, « le bêta-carotène s’accumule dans des vésicules semblables aux plastoglobules mais situées dans le cytosol, la substance aqueuse qui entoure les organites et le noyau des cellules ».
La combinaison des deux stratégies a permis d’augmenter jusqu’à 30 fois les niveaux de bêta-carotène accessibles par rapport aux feuilles non traitées. L’accumulation massive de bêta-carotène a également donné aux feuilles de laitue une couleur dorée caractéristique.
Selon les chercheurs, la découverte que le bêta-carotène peut être produit et stocké à des niveaux très élevés et sous une forme plus bioaccessible en dehors des endroits où il se trouve habituellement dans les feuilles « représente une avancée très significative pour améliorer la nutrition grâce à la biofortification de légumes tels que la laitue, la blette ou les épinards sans renoncer à leur parfum et à leur saveur caractéristiques ».
Plus d’informations :
Luca Morelli et al., Augmentation de la teneur en provitamine A et de la bioaccessibilité dans les feuilles en combinant des voies de biosynthèse et de stockage artificielles avec des traitements à haute luminosité, Le Journal des Plantes (2024). DOI: 10.1111/tpj.16964