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Dirigée par le professeur Chen Xiaoya et le professeur Gao Caixia, l'équipe a utilisé l'édition génique ciblée pour modifier cinq acides aminés de l'enzyme Coq1 du riz. Cette modification a permis de créer des variétés de riz capables de synthétiser la CoQ10, une molécule cruciale pour la protection cardiaque et fonctionnant comme un antioxydant liposoluble.
La CoQ10 joue un rôle clé dans la chaîne de transport d'électrons mitochondriale. Alors que les humains synthétisent naturellement la CoQ10, les céréales comme le riz produisent principalement la CoQ9, qui contient une unité d'isoprène en moins. Cette différence a motivé les chercheurs à explorer des moyens d'augmenter la teneur en CoQ10 dans les aliments d'origine végétale.
Grâce à des collections de plantes variées, les chercheurs ont analysé plus de 1 000 espèces de plantes terrestres. Ils ont découvert que la CoQ10 est un trait ancestral des plantes à fleurs, mais que certaines familles de plantes, comme les graminées, produisent principalement de la CoQ9. L'utilisation de l'apprentissage automatique a permis d'identifier cinq sites d'acides aminés déterminants pour la longueur de la chaîne.
Après l'édition génique, les plants de riz ont principalement synthétisé de la CoQ10, avec une production allant jusqu'à 5 µg par grain de riz. Cette réussite démontre l'efficacité et la sécurité de l'édition génique pour l'amélioration des cultures.
Le développement de riz produisant de la CoQ10 ouvre de nouvelles perspectives pour enrichir l'alimentation en cette molécule essentielle. Cette étude illustre également comment les données massives et l'intelligence artificielle peuvent être utilisées pour l'amélioration génétique des cultures.
Cette innovation pourrait avoir un impact significatif sur la santé publique en offrant une source alimentaire abordable et durable de CoQ10. Elle représente une étape importante dans l'utilisation des technologies de pointe pour répondre aux enjeux nutritionnels mondiaux.
Qu'est-ce que la coenzyme Q10 (CoQ10) ?
La coenzyme Q10, ou CoQ10, est une molécule présente dans toutes les cellules du corps humain. Elle joue un rôle crucial dans la production d'énergie au sein des mitochondries, les centrales énergétiques des cellules.
En plus de son rôle dans la chaîne de transport d'électrons, la CoQ10 agit comme un antioxydant puissant. Elle protège les cellules contre les dommages oxydatifs, qui peuvent conduire à diverses maladies, y compris les maladies cardiaques.
La CoQ10 est naturellement synthétisée par le corps humain, mais sa production diminue avec l'âge. C'est pourquoi des suppléments de CoQ10 sont souvent recommandés pour les personnes âgées ou celles souffrant de certaines maladies.
Les sources alimentaires de CoQ10 incluent la viande, le poisson et les noix. Cependant, la quantité de CoQ10 dans ces aliments est relativement faible, d'où l'intérêt de développer des aliments enrichis en CoQ10, comme le riz génétiquement modifié.
Comment fonctionne l'édition génique dans les plantes ?
L'édition génique est une technologie qui permet de modifier précisément le génome d'un organisme. Elle utilise des outils comme CRISPR-Cas9 pour couper l'ADN à des endroits spécifiques, permettant ainsi d'ajouter, de supprimer ou de modifier des gènes.
Dans le cas du riz produisant de la CoQ10, les chercheurs ont utilisé l'édition génique pour modifier cinq acides aminés de l'enzyme Coq1. Cette modification a permis au riz de synthétiser la CoQ10 au lieu de la CoQ9.
L'édition génique offre plusieurs avantages par rapport aux méthodes traditionnelles de sélection végétale. Elle est plus précise, plus rapide et peut être utilisée pour introduire des traits spécifiques sans affecter d'autres caractéristiques de la plante.
Cette technologie a le potentiel de révolutionner l'agriculture en permettant de développer des cultures plus nutritives, résistantes aux maladies et adaptées aux changements climatiques.