Pourquoi les arbres inclinés produisent un meilleur biocarburant

Saules inclinés (Photo : Imperial College London)

Des chercheurs de l'Imperial College London et de l'Université de Montréal ont utilisé l'imagerie médicale pour déterminer pourquoi les saules inclinés produisent beaucoup plus de biocarburant que les saules à croissance normale. Grâce à la microtomodensitométrie, ils ont pu démontrer que les arbres inclinés produisent une fibre gélatineuse à teneur élevée en sucre qui les aide à tenir debout.

Le saule convient à la production de masse de biocarburant, car il sécrète une grande quantité de sucre accessible, il croît rapidement et il peut tolérer des conditions environnementales difficiles (p. ex. pente exposée au vent, sol pauvre en nutriments). En effet, les arbres qui croissent dans un environnement hostile ou un sol contaminé constituent un meilleur biocarburant puisqu'ils produisent un sucre plus accessible, dont l'extraction exige moins d'énergie.

Le fait de cultiver le saule à un angle de 45 degrés stimule le stress naturel de l'arbre et le pousse à sécréter jusqu'à cinq fois plus de sucre qu'un saule à croissance normale. Mais la cause et les mécanismes de cette surproduction tenaient du mystère avant aujourd'hui.

De concert avec des spécialistes du Natural History Museum, de l'Université de Surrey et du centre Rothamsted Research, des chercheurs de l'Imperial College London ont utilisé la microtomographie à rayons X assistée par ordinateur (tomodensitométrie) pour générer des images tridimensionnelles et étudier la croissance du saule.

Ainsi, les chercheurs ont pu observer des changements au niveau cellulaire et leurs effets sur la croissance du saule. Ils ont constaté que, chez les saules inclinés, la vie de certaines cellules est prolongée pour qu'elles produisent la fibre gélatineuse ou à teneur élevée en sucre qui aide l'arbre à tenir debout. L'équipe a pu déterminer combien de temps les cellules doivent rester en vie pour produire cette fibre spéciale.

«Il était difficile de comprendre pourquoi les arbres sécrètent tant de sucre lorsqu'ils croissent dans un environnement hostile ou en angle. La visualisation des différences à l'échelle microscopique, ou au niveau cellulaire, nous fait comprendre la biologie de l'arbre dans son ensemble et ses mécanismes», explique M. Nicholas Brereton du département des sciences de la vie de l'Imperial College et du Département de sciences biologiques de l'Université de Montréal.

«Le saule se prête bien à la culture, car il pousse dans des endroits vraiment hostiles. Il peut accroître la valeur des terres marginales et contribue à l'assainissement des terres contaminées, ajoute M. Brereton. Notre recherche permettra à l'industrie des biocarburants de sélectionner et d'exploiter des zones de culture dans lesquelles aucune autre plante ne survivrait.»

La recherche a été financée par le Biotechnology and Biological Sciences Research Council et publiée dans BMC Plant Biology. Prochaine étape : effectuer une tomodensitométrie à plus haute résolution afin d'examiner en profondeur les fibres gélatineuses. Le but est de déterminer la quantité de fibre produite par diverses espèces de saule afin de savoir lesquelles constitueront les meilleurs biocarburants de deuxième génération.

Selon M. Brereton, en plus d'être un formidable outil de recherche pour étudier la faune et la flore, la tomodensitométrie est un outil d'enseignement extrêmement utile. Il travaille actuellement avec ses collègues de l'Imperial College à l'intégration de micro-images tridimensionnelles au programme d'enseignement de premier cycle.

«Les étudiants savent que ce type d'image est utilisé en médecine, mais, grâce aux tomodensitogrammes à haute résolution du Natural History Museum, nous pouvons explorer le monde biologique dans ses moindres détails et en trois dimensions», affirme M. Brereton.

Référence

X-ray micro-computed tomography in willow reveals tissue patterning of reaction wood and delay in programmed cell death. Nicholas Brereton (Imperial College London et Université de Montréal), Farah Ahmed et Daniel Sykes (Natural History Museum), Michael Jason Ray (Imperial College London), Ian Shield et Angela Karp (Rothamsted Research) et Richard James Murphy (Université de Surrey). Article publié aujourd'hui dans BMC Plant Biology : www.biomedcentral.com/1471-2229/15/83

Vidéo www.youtube.com/watch

Source : Imperial College London

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