Les succulentes du désert

Le désert du Néguev, en Israël. Il fut le théâtre d'une partie de l'histoire biblique. Mais le Néguev est aussi l'une des nombreuses zones désertiques de la planète qui s'étendent, menaçant la vie de millions de personnes.

C'est en plein cœur du Néguev que s'est installé l'Institut Jacob Blaustein de recherche sur le désert. On y travaille notamment sur les biotechnologies appliquées aux plantes désertiques. Comment exploiter les extraordinaires capacités de survie de la flore du désert ? Des avancées ont déjà été réalisées, mais la recherche n'en est encore qu'à ses débuts.

Prof. Avi Golan : "L'hypothèse qui sous-tend nos travaux sur les plantes désertiques est que ces plantes ont évolué dans des conditions très difficiles, avec des contraintes biotiques et abiotiques comme le très fort rayonnement du soleil, la chaleur importante, la sécheresse, la salinité. Toutes ces conditions physiques ont induit une pression sélective, qui n'a permis de survivre qu'aux espèces les plus aptes. Nous pensons donc que, dans leur évolution, ces plantes ont dû se doter de gènes et de produits génétiques qui leur permettent de faire face à ces contraintes environnementales. "

Cette partie du désert du Néguev contient encore des plantes ; une grande chance pour les scientifiques, car au niveau de la transition avec la péninsule du Sinao, l'aridité du Néguev n'a cessé de croître et les plantes sont de plus en plus rares.

Non loin de l'institut Blaustein se dresse ce pistachier vieux de 300 ans, la seule espèce d'arbre que l'on trouve encore ici isolément. Pour les scientifiques, il faut donc que ce pistachier dispose de meilleures prédispositions à la survie que d'autres variétés d'arbres. Ils ont donc commencé à étudier et à décrypter l'ADN, le code génétique de l'arbre.

Dans un premier temps, on rend pour ainsi dire visible l'ADN du pistachier et on le met en évidence : il est déjà dissous dans un liquide et on lui ajoute de l'alcool pour le rendre non seulement visible, mais même palpable. On peut alors extraire de l'ADN le gène déterminant.

Prof. Avi Golan : "Au fil des années, nous sommes parvenus à identifier un gène appelé "déhydrine ". Il a été purifié à partir de bourgeons de pistaches et les expériences que nous allons voir maintenant visent à extraire l'ADN de la plante et à amplifier le gène qui nous intéresse, c'est-à-dire le gène qui code pour notre protéine, la "déhydrine "."

Dans une éprouvette, on ajoute différents composés à l'ADN que l'on a extrait : Du magnésium, des enzymes spécifiques et des nucléotides, les composants de base des acides nucléiques comme l'ADN.
Dans le mélange, ces nucléotides trouvent leur séquence d'ADN complémentaire, autrement dit le gène spécifique recherché, dans le cas présent la "déhydrine ", et ils s'y fixent.
On place ensuite ce mélange dans une "machine à PCR", une sorte de bouilloire capable d'imposer en très peu de temps des variations extrêmes de température. Cet apport d'énergie est nécessaire pour que la déhydrine soit captée par les nucléotides, extraite de l'ADN initial et pour qu'elle se reproduise en grande quantité.

La réaction thermocyclique dans la machine à PCR a provoqué la formation d'un produit liquide, que l'on mélange ensuite à diverses solutions-tampons, avant de le plonger dans un sel composé d'agarose, un chaîne de sucre. Cette étape est nécessaire pour séparer du gène les produits secondaires qui se sont formés dans la machine à PCR en même temps que la déhydrine.
Lorsqu'on place ce gel dans un courant électrique, les molécules se séparent : la déhydrine est enfin isolée.

Prof. Avi Golan : " Le gène est vraiment la bande que l'on voit sur le gel d'agarose, on peut le couper, l'extraire et le purifier. C'est un processus technique simple, qui permet ensuite de l'étudier en détail. Par exemple, nous pouvons utiliser ce gène pur provenant du gel d'agarose pour le séquencer, c'est-à-dire pour déterminer la séquence des nucléotides qui constituent le gène."

Les bandes moléculaires du gène sont étudiées aux ultraviolets. On connaît aujourd'hui sa structure et on voudrait implanter la déhydrine dans d'autres plantes. Un jour peut-être, au Néguev, dans le Sahel ou au Sahara, on pourra cultiver des tomates, des salades ou même des céréales, synonymes d'indépendance alimentaire pour les régions arides du Tiers Monde. Un rêve qui pourrait devenir réalité.

Parallèlement à ces expériences, l'équipe d'Avi Golan s'intéresse aussi à d'autres sujets.

Prof. Avi Golan : "Nous nous trouvons ici devant une expérience qui sert à tester la tolérance des plantes désertiques aux métaux lourds. Lors de précédentes expériences, nous avons sélectionné un grand nombre d'espèces désertiques pour leur faculté à accumuler les métaux lourds. Il y a aujourd'hui un enjeu important à rechercher des plantes capables de stocker les métaux lourds depuis le sol, car ce serait un moyen d'extraire ces métaux lourds des sols contaminés. Apparemment, certaines plantes du désert se sont dotées de cette capacité à accumuler les métaux lourds ; il serait donc possible d'utiliser ces plantes comme accumulateurs. Bien sûr, une grande question biologique demeure : comment font-elles pour gérer la présence des métaux lourds dans leurs cellules et en éviter les effets toxiques ?"

Ces expériences en sont encore à leurs débuts. L'eau de certaines plantes est très riche en cadmium, d'autres contiennent de grandes quantités de cobalt. Expérimentalement, ces plantes absorbent déjà des quantités de métaux lourds qui seraient absolument mortelles pour n'importe quelle autre plante ou pour toute créature vivante. Le professeur Golan tente actuellement de déterminer la dose maximale de métaux lourds tolérés.

Cette plante, par exemple, n'a pas résisté à une quantité trop importante de cobalt. Ses feuilles sont flétries, elle est en train de mourir.
A long terme, l'objectif de cette étude est également de trouver le gène qui rend les plantes résistantes aux fortes concentrations de métaux lourds. Car avec ce gène, d'autres plantes pourraient par exemple purifier les sols fortement contaminés d'Europe de l'Est - ce qui serait une chance formidable pour les habitants de ces régions.

Beaucoup de travail attend encore les chercheurs de l'institut Jacob Blaustein. Mais il se pourrait bien qu'un jour, ce soit le désert qui garantisse la survie de l'humanité. Un miracle qui devient chaque jour plus plausible...