Des chercheurs de l’Université Grenoble Alpes (UGA), en France, en collaboration avec l’ESRF, le synchrotron européen situé à Grenoble, en France, ont utilisé les rayons X brillants de l’ESRF pour dévoiler comment les cacaoyers se protègent du cadmium, un métal toxique. Ces connaissances sont pertinentes dans la mesure où les nouvelles réglementations européennes restreignent la concentration de cadmium dans le chocolat. Leurs résultats sont publié dans Botanique environnementale et expérimentale.
Le cadmium s’accumule souvent dans les aliments, mais il s’agit d’un métal hautement toxique qui peut être nocif pour les humains en cas d’exposition chronique, selon l’Organisation pour l’alimentation et l’agriculture. L’UE a imposé des limites à la concentration maximale de cadmium dans des denrées alimentaires telles que le riz, le blé, les pommes de terre et, plus récemment, le chocolat.
Bien qu’il y ait eu des études sur la manière dont le cadmium est transféré du sol vers la partie comestible des cultures stables, il n’existe pratiquement aucune recherche sur le cadmium dans les cultivars de cacao. « Comprendre comment le cadmium s’accumule dans les cacaoyers est primordial pour trouver ensuite des stratégies pour atténuer l’accumulation de ce métal dans le produit final », explique Géraldine Sarret, chercheuse à l’Université Grenoble Alpes (UGA) et co-auteure correspondante de la publication. .
Les scientifiques de l’UGA se sont rendus à la Banque internationale de gènes du cacao à Trinité-et-Tobago, qui héberge une collection de cacao sur le terrain comprenant environ 2 400 génotypes de cacao, pour collecter leurs échantillons en collaboration avec le Centre de recherche sur le cacao.
Ils se sont ensuite rendus à l’ESRF, le synchrotron européen, situé à Grenoble, en France, pour étudier un cultivar/variété de cacao particulier qui absorbe plus de cadmium que d’autres. À l’aide de techniques synchrotron – nanofluorescence des rayons X sur la ligne de lumière ESRF ID16B et absorption des rayons X sur ID21 – ils ont exploré la composition à l’échelle micro et nanométrique des différentes parties de la plante.
« Grâce à l’ESRF, nous avons pu cartographier la présence de cadmium et d’autres éléments avec une résolution sans précédent, ce qui nous a permis d’avoir une vue d’ensemble mais aussi d’aller dans les moindres détails », explique Hester Blommaert, titulaire d’un doctorat. étudiant à l’UGA et auteur co-correspondant de la publication.
« La concentration de cadmium dans les différentes parties de la plante est très faible, à tel point que nous n’aurions pas pu faire cette recherche avant EBS », explique Hiram Castillo-Michel, chercheur à la ligne ID21 de l’ESRF. « Dans un avenir proche, nous verrons un nombre croissant d’études sur des sujets similaires en matière de sécurité alimentaire lors de l’ID21, où notre nouveau microscope récemment installé offrira des limites de résolution et de détection améliorées », ajoute-t-il.
Les résultats sont surprenants: « Nous avons découvert qu’une partie du cadmium est stockée dans les cristaux d’oxalate de calcium présents dans les racines et les branches du cacaoyer, ce qui était inattendu », explique Blommaert. En particulier, les cristaux étaient plus abondants dans les branches. Il est intéressant de noter que même si des cristaux étaient présents dans les feuilles, ils ne semblaient pas aider à détoxifier le cadmium dans cette partie de la plante. « Nous pensons que les cristaux d’oxalate de calcium constituent un mécanisme de détoxification de la plante contre le métal. »
De plus, ils ont également découvert que le cadmium se combine au soufre dans certaines cellules des racines. Ce mécanisme est bien connu dans les racines des céréales, où le cadmium est retenu dans les vacuoles et lié à des molécules contenant des thiols. Dans le cas du cacao, ce mécanisme est moins prononcé et davantage de cadmium est transféré vers les parties aériennes.
Dans l’ensemble, la stratégie développée par les cacaoyers pour gérer le cadmium est différente de celle des céréales en termes de transfert racine-pousse, de compartiments de stockage et de formes de stockage.
« Ces nouvelles connaissances sont une condition préalable à la sélection ou à la sélection de cultivars de cacao accumulant moins de cadmium et soutiennent une production de cacao sûre en Amérique du Sud », explique Sarret. « Cependant, nous devons poursuivre nos études, en utilisant d’autres types de plants de cacao et dans des conditions environnementales différentes, pour pouvoir concevoir des stratégies plus précises. »
Plus d’information:
Hester Blommaert et al, Les cristaux de Ca-oxalate sont impliqués dans le stockage du cadmium dans un cultivar de cacao à forte accumulation de Cd, Botanique environnementale et expérimentale (2024). DOI : 10.1016/j.envexpbot.2024.105713