Une algue verte unicellulaire des dunes de sable du désert du Néguev est devenue, en quelques années seulement, un organisme modèle important pour la recherche moderne sur la photosynthèse.
Chlorella ohadii aide les chercheurs à mieux comprendre comment les plantes s'adaptent aux conditions environnementales extrêmes. Ces découvertes pourraient contribuer à rendre les cultures plus résistantes à la chaleur, à la sécheresse et aux autres conséquences du changement climatique. Haim Treves, professeur de métabolisme végétal à l'Université technique de Kaiserslautern-Landau (RPTU), étudie cette algue désertique depuis sa découverte. Ses travaux ont été publiés dans la revue New Phytologist.
Soleil de plomb, températures diurnes atteignant 60 degrés Celsius, températures nocturnes glaciales et eau disponible seulement quelques instants sous forme de rosée le matin : les conditions du désert du Néguev, paysage rocailleux et sablonneux du sud d’Israël, semblent hostiles à la vie. Pourtant, certains organismes ont développé des stratégies pour y survivre et y prospérer. L’un d’eux est l’algue verte Chlorella ohadii, isolée il y a plus de dix ans de la croûte biologique du sable désertique par le professeur Itzik Ohad, mentor de Haim Treves.
Cette découverte a donné un nouvel élan à la recherche sur la photosynthèse, processus essentiel permettant aux plantes, aux algues et aux bactéries phototrophes de produire des sucres à partir d'eau et de dioxyde de carbone grâce à la lumière du soleil. « Bien que la photosynthèse soit l'un des processus les mieux étudiés, nous ne comprenons pas encore pleinement ce qui limite la croissance des organismes photosynthétiques ni pourquoi certains se développent plus vite que d'autres. En observant le désert du Néguev, l'un des environnements les plus hostiles de la planète, nous avons pensé que tout organisme qui y survit pourrait nous aider à mieux comprendre le potentiel et les limites de la photosynthèse et à développer des cultures plus résistantes pour l'avenir », explique Treves.
Chlorella ohadii offre de nombreuses pistes de recherche. Elle résiste à un large éventail de stress, notamment à une lumière extrêmement intense, à la dessiccation et aux températures élevées. « Comme on peut s'y attendre d'une algue du désert, elle continue de croître et de photosynthétiser même sous une intensité lumineuse deux fois supérieure à celle du plein soleil. Ce qui est étonnant, c'est qu'elle atteint des taux de croissance inégalés par tout autre organisme phototrophe utilisant la lumière solaire comme source d'énergie. Parallèlement, elle utilise la lumière solaire avec une efficacité remarquable pour la photosynthèse », explique le chercheur en biologie végétale. Jusqu'à présent, la science supposait qu'un organisme pouvait soit être particulièrement résistant, soit bien se développer dans des conditions optimales, mais pas les deux simultanément. Cette algue du désert, qui réfute ce dogme, constitue donc un modèle de recherche idéal pour les questions relatives à la production d'énergie, aux processus métaboliques et à la manière dont les organismes s'adaptent au stress environnemental.
Treves a découvert comment cette algue robuste atteint une efficacité et un taux de croissance extraordinaires grâce à des investigations physiologiques, biochimiques et de biologie moléculaire approfondies. Des analyses poussées du génome, des protéines et du métabolisme ont permis de comprendre les mécanismes qui sous-tendent sa croissance exceptionnelle et sa grande résilience. « Un exemple en est son métabolisme exceptionnellement rapide. Dans le désert, l'algue verte dispose de moins d'une heure chaque matin pour croître. Elle doit réagir vite et avec souplesse aux conditions changeantes. Elle y parvient grâce à l'extrême rapidité des réactions d'oxydoréduction photochimiques », explique le chercheur.
Les gènes, structures et caractéristiques prometteurs découverts par Treves et son équipe chez Chlorella ohadii sont actuellement testés sur des plantes modèles et cultivées. L'objectif est d'accroître les rendements. « Nous sommes en train de breveter une plante métaboliquement modifiée présentant des caractéristiques similaires à celles de l'algue du désert et dont le rendement en graines a été augmenté de 30 %. Ainsi, nous exploitons le potentiel inhérent à cette minuscule algue pour garantir notre sécurité alimentaire », souligne Treves. Par ailleurs, les chercheurs développent des outils spécialisés pour quantifier les taux métaboliques qui déterminent les propriétés uniques de Chlorella ohadii. « Ces outils d'analyse des flux métaboliques ne sont utilisés que par notre équipe et quelques autres instituts de recherche. »
Publication originale:
Or Geffen, Hilla Matityahu, Iftach Yacoby, Michal Breker, Haim Treves, Repousser les limites de la croissance et de la résilience des algues face au stress : l’algue désertique Chlorella ohadii comme modèle émergent, New Phytologist (2026), https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.71587
