La logique classique, lorsqu’il s’agit de lutter contre les niveaux dangereusement élevés de dioxyde de carbone (CO2 ) sur Terre, consiste à trouver des moyens de réduire la quantité de CO2 dans l’air.
Mais la vie végétale contribue également à réduire l’empreinte carbone de l’humanité, en absorbant environ 25 % de nos émissions de carbone pour produire du carburant pour elle-même pendant la photosynthèse. Le seul problème est que le système naturel pour ce faire est plutôt lent et inefficace, mais que se passerait-il s’il pouvait être stimulé ?
C’est ce qui ressort d’une nouvelle étude menée par des chercheurs allemands, qui ont mis au point un système synthétique d’incorporation du CO2 dans des composés organiques – appelé fixation du carbone – qui est à la fois beaucoup plus rapide que la méthode naturelle et plus efficace sur le plan énergétique.
Lorsque les plantes absorbent du carbone au cours de ce que l’on appelle le cycle de Calvin – la deuxième étape de la photosynthèse – une enzyme appelée RuBisCO aide à catalyser la réaction qui transforme le CO2 en glucose, que les plantes utilisent comme source d’énergie.
L’inconvénient de ce système, selon le chercheur principal Tobias Erb, de l’Institut Max Planck de microbiologie terrestre, est que la RuBisCO elle-même n’est pas vraiment rapide, ce qui ralentit tout le processus.
“RuBisCO est lent”, a-t-il déclaré à William Herkewitz de Popular Mechanics, ajoutant qu’il est également sujet aux erreurs.
“Il se retourne souvent contre lui, c’est-à-dire qu’environ tous les cinq essais, le RuBisCO mélange du CO2 avec de l’oxygène”, explique-t-il, ce qui ralentit encore l’absorption du carbone.
Pour voir s’ils pouvaient concevoir un meilleur système artificiel, l’équipe d’Erb a passé au crible une bibliothèque de quelque 40 000 enzymes connues, issues de tous les domaines de la vie.
“Certaines enzymes sont présentes dans le corps humain et dans les bactéries intestinales”, explique-t-il, tandis que d’autres proviennent “de plantes et de microbes qui vivent dans les océans et à la surface des plantes”.
À partir de cet énorme catalogue, les chercheurs ont fini par identifier 17 enzymes différentes provenant de 9 organismes différents, et les ont intégrées dans un nouveau système en 11 étapes qui recrée efficacement le cycle de Calvin, mais avec des résultats supérieurs.
Ces enzymes, qui appartiennent à un groupe appelé ECR, pourraient ouvrir la voie à un nouveau type de système de capture du carbone organique, potentiellement bien plus efficace que l’arbuste sur le rebord de votre fenêtre.
“Les ECR sont des enzymes suralimentées capables de fixer le CO2 près de 20 fois plus vite que l’enzyme fixatrice de CO2 la plus répandue dans la nature, la RuBisCo, qui effectue le gros travail de la photosynthèse”, a déclaré Erb dans un communiqué de presse.
Étant donné que le processus n’a été testé que dans un tube à essai jusqu’à présent, il est trop tôt pour dire à quel point le système pourrait être plus rapide pour capturer le carbone atmosphérique dans le monde réel.
Erb estime qu’il pourrait être jusqu’à deux ou trois fois plus rapide que les plantes, mais reconnaît qu’il ne s’agit que de spéculations jusqu’à ce que d’autres recherches soient menées.
“Jusqu’à présent, notre cycle artificiel de fixation du CO2 est une preuve de principe”, a-t-il déclaré à Maarten Rikken sur ResearchGate. “La transplantation d’un tel ‘nouveau cœur métabolique’ dans des organismes vivants, comme les algues ou les plantes, est un autre grand défi.”
Mais si les scientifiques parviennent à comprendre comment incorporer ce cycle synthétique de fixation du carbone dans des plantes vivantes ou dans un autre type d’organisme absorbant le CO2, cela pourrait un jour être d’une grande aide pour éliminer de notre atmosphère ces molécules qui piègent la chaleur – et cela ne peut être qu’une bonne chose.
“Il s’agit d’un résultat passionnant pour la biologie systémique, qui démontre que les nouvelles voies théoriques de fixation du CO2 peuvent effectivement être réalisées”, a déclaré à Eva Botkin-Kowacki, du Christian Science Monitor, la biologiste végétale Lisa Ainsworth, de l’université de l’Illinois à Urbana-Champaign, qui n’a pas participé à la recherche.
“La question de savoir si cette voie ou une autre voie nouvelle pourrait être intégrée aux plantes reste ouverte, mais cette recherche fait certainement avancer cette possibilité.”
Vous pouvez en savoir plus sur cette recherche dans la vidéo ci-dessous :
Les résultats sont publiés dans Science.