La cellulose est une molécule de sucre complexe synthétisée par les plantes grâce à un processus appelé biosynthèse de la cellulose. Ce processus implique l’assemblage de molécules de glucose individuelles en longues chaînes, qui sont ensuite regroupées pour former des microfibrilles de cellulose. Ces microfibrilles sont disposées de manière spécifique pour créer la structure solide et rigide des parois cellulaires végétales.
Depuis des décennies, les scientifiques tentent de comprendre les mécanismes précis à l’origine de la biosynthèse de la cellulose. Cependant, la complexité du processus et le manque d’outils adaptés ont freiné les progrès. Aujourd’hui, une équipe de chercheurs de l’Université de Cambridge et de l’Université de York a utilisé une combinaison de techniques d’imagerie avancées et de modélisation informatique pour révéler les détails moléculaires de la biosynthèse de la cellulose.
Les chercheurs ont découvert que la biosynthèse de la cellulose est orchestrée par un complexe de protéines appelé complexe cellulose synthase (CSC). Ce complexe est situé à la surface des membranes des cellules végétales et se compose de plusieurs sous-unités qui travaillent ensemble pour assembler les molécules de glucose en chaînes de cellulose.
Grâce à la cryomicroscopie électronique, les chercheurs ont pu capturer des images haute résolution du CSC en action. Ils ont observé que le CSC possède une architecture spécifique qui lui permet de contrôler précisément la synthèse des chaînes de cellulose et leur agencement en microfibrilles.
De plus, les chercheurs ont développé des modèles informatiques pour simuler la dynamique du CSC. Ces modèles ont fourni des informations sur les interactions moléculaires et les changements conformationnels qui se produisent au cours de la biosynthèse de la cellulose.
La combinaison de données expérimentales et de modélisation informatique a permis aux chercheurs de proposer un mécanisme détaillé pour la biosynthèse de la cellulose. Ce mécanisme explique comment le CSC synthétise les chaînes de cellulose et les organise en microfibrilles, conduisant finalement à la formation de parois cellulaires végétales solides et rigides.
Cette découverte approfondit non seulement notre compréhension de la biologie végétale, mais ouvre également de nouvelles possibilités pour le développement de matériaux et de biocarburants durables. En manipulant le CSC ou la voie de biosynthèse de la cellulose, les scientifiques pourraient être en mesure de concevoir des plantes pour produire de la cellulose dotée de propriétés spécifiques, telles qu'une résistance accrue ou une biodégradabilité. Cela pourrait conduire au développement de nouveaux matériaux biosourcés pour l’emballage, la construction et d’autres industries, ainsi qu’à des biocarburants améliorés, plus efficaces et plus respectueux de l’environnement.
Dans l’ensemble, cette recherche révolutionnaire fournit une vue complète des mécanismes moléculaires qui sous-tendent la biosynthèse de la cellulose dans les plantes, ouvrant la voie à de futures innovations en matière de matériaux durables et de bioénergie.
