Le stress des plantes transformé en tests rapides pour les produits chimiques dangereux
Une méthode peu coûteuse permet de détecter les cannabinoïdes synthétiques et les pesticides interdits.
Des scientifiques ont modifié des protéines impliquées dans la réponse naturelle des plantes au stress, ce qui en fait la base de tests innovants pour de nombreux produits chimiques, y compris des pesticides interdits et des cannabinoïdes de synthèse mortels.
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En cas de sécheresse, les plantes produisent de l'ABA, une hormone qui les aide à retenir l'eau. D'autres protéines, appelées récepteurs, aident la plante à reconnaître l'ABA et à y répondre. Les chercheurs de l'UC Riverside ont contribué à démontrer que ces récepteurs de l'ABA peuvent être facilement modifiés pour signaler rapidement la présence de près de 20 produits chimiques différents.
Les travaux de l'équipe de recherche sur la transformation de ces molécules d'origine végétale sont décrits dans un nouvel article de la revue Nature Biotechnology.
Les chercheurs ont souvent besoin de détecter toutes sortes de molécules, y compris celles qui sont nocives pour l'homme ou l'environnement. Bien que des méthodes existent pour ce faire, elles sont souvent coûteuses et nécessitent un équipement compliqué.
"Ce serait une véritable révolution si nous pouvions mettre au point des tests rapides par bandelette pour savoir si un produit chimique dangereux, comme un cannabinoïde synthétique, est présent. Ce nouvel article donne aux autres une feuille de route pour y parvenir", a déclaré Sean Cutler, professeur de biologie cellulaire végétale à l'UCR et co-auteur de l'article.
Le problème avec les cannabinoïdes synthétiques est ce que Cutler appelle le "fouillis réglementaire". Parce qu'ils envoient les gens à l'hôpital, les autorités ont tenté de les interdire dans ce pays. Cependant, des dizaines de nouvelles versions apparaissent chaque année avant qu'on puisse les contrôler.
"Notre système pourrait être configuré pour détecter les variations de cannabinoïdes fabriquées en laboratoire aussi rapidement qu'elles apparaissent sur le marché", a déclaré M. Cutler.
L'équipe de recherche a également démontré que son système de test peut signaler la présence d'organophosphates, qui comprennent de nombreux pesticides interdits, toxiques et potentiellement mortels pour l'homme. Tous les pesticides organophosphorés ne sont pas interdits, mais la possibilité de détecter rapidement ceux qui le sont pourrait aider les responsables à surveiller la qualité de l'eau sans avoir à recourir à des tests plus coûteux en laboratoire.
Pour ce projet, les chercheurs ont fait la démonstration du système dans des cellules de levure cultivées en laboratoire. À l'avenir, l'équipe aimerait remettre les molécules modifiées dans des plantes qui pourraient servir de capteurs biologiques. Dans ce cas, un produit chimique présent dans l'environnement pourrait amener les feuilles à prendre des couleurs spécifiques ou à changer de température.
Bien que les travaux se concentrent sur les cannabinoïdes et les pesticides, la principale avancée réside dans la possibilité de développer rapidement des diagnostics pour les produits chimiques à l'aide d'un système simple et peu coûteux. "Si nous pouvons étendre ce système à de nombreuses autres classes de produits chimiques, il s'agit d'un grand pas en avant, car la mise au point de nouveaux tests peut être un processus lent", a déclaré Ian Wheeldon, co-auteur de l'étude et ingénieur chimiste de l'UCR.
Cette recherche a été développée grâce à un contrat avec le Donald Danforth Plant Science Center pour soutenir le programme APT (Advanced Plant Technologies) de la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA). L'équipe comprenait des scientifiques du Medical College of Wisconsin, de l'université d'État du Michigan et du Donald Danforth Plant Science Center de Saint-Louis. Ces travaux ont été facilités par l'ingénieur chimiste et biologiste Timothy Whitehead de l'université du Colorado, à Boulder.
Pour créer ce système, les chercheurs ont tiré parti de la capacité de l'hormone de stress végétal ABA à activer et désactiver les molécules réceptrices. En position "active", les récepteurs se lient à une autre protéine, formant un complexe étanche qui peut déclencher des réponses visibles, comme la lumière. Whitehead, qui a collaboré à ces travaux, a utilisé des outils informatiques de pointe pour aider à redessiner les récepteurs, ce qui a été essentiel à la réussite des travaux du groupe.
"Nous prenons une enzyme qui peut briller dans le bon contexte et la divisons en deux morceaux. Un morceau sur l'interrupteur, et l'autre sur la protéine à laquelle il se lie", a déclaré Cutler. "Cette astuce consistant à réunir deux choses en présence d'un troisième produit chimique n'est pas nouvelle. Notre avancée est de montrer que nous pouvons reprogrammer le processus pour qu'il fonctionne avec de nombreux produits chimiques tiers différents."
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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