La cellulose, la matière première du papier, est plus facile à récolter à partir de peupliers génétiquement modifiés. Cela rend la production de papier plus économe en énergie.
La modification génétique des arbres à l’aide de la technique CRISPR-Cas peut réduire considérablement la consommation d’énergie de l’industrie papetière.
La fabrication du papier nécessite beaucoup d’eau et d’énergie, selon un biologiste Jack Wang de l’Université d’État des États-Unis de Caroline du Nord. En 2021, l’industrie papetière aura une empreinte carbone de 190 millions de tonnes. Ces émissions ne devraient augmenter que jusqu’en 2030, car la production de papier continue d’augmenter.
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Lignine
L’une des étapes les plus énergivores du processus de fabrication est l’élimination de la lignine du bois. Dans la structure du bois, la lignine est liée à la cellulose, la molécule qui compose le papier. Pour séparer les deux, il faut des pressions et des températures élevées, et beaucoup d’eau.
Wang, son collègue biologiste Rodolphe Barrangou et leurs collègues se sont demandé s’ils pouvaient modifier génétiquement les arbres pour qu’ils contiennent moins de lignine. Ils ont spécifiquement examiné les peupliers, un arbre à papier couramment utilisé. Cela devait être fait avec précaution, car la lignine joue également un rôle important dans «la structure, l’intégrité et la résistance des arbres», explique Barrangou.
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Pour créer un tel arbre modifié, les chercheurs ont utilisé une intelligence artificielle (IA) qui a analysé le génome du peuplier. Ce processus d’apprentissage automatique a abouti à des combinaisons de gènes que les chercheurs ont pu modifier avec CRISPR-Cas. Le programme a montré 69 123 façons de modifier 21 gènes.
Les chercheurs ont filtré cette montagne d’options en recherchant quelles modifications génétiques avaient les meilleures chances de réduire la quantité de lignine dans un peuplier sans rendre l’arbre trop faible. Seulement 0,5 % des options ont réussi cette procédure de sélection. Parmi ceux-ci, les chercheurs ont choisi les sept options les plus robustes. Au final, ils ont cultivé 174 variantes différentes des peupliers CRISPR-Cas.
Après six mois, l’équipe a découvert que la concentration de lignine dans les arbres modifiés atteignait 49 pour cent inférieur à celui des peupliers ordinaires, ils écrivent dans la revue Science.
Un usage commercial
“Alors que le changement climatique devient plus important, une solution tangible et potentiellement pratique comme celle-ci pour réduire l’empreinte carbone de l’industrie du papier est très excitante”, déclare Wang.
Les peupliers poussent depuis un an maintenant et ne semblent pas avoir de problèmes structurels, dit Barrangou. Les chercheurs prévoient de planter un certain nombre d’arbres dans une forêt pour étudier les effets à long terme de la modification génétique. Ils travaillent également à appliquer la même technique à d’autres espèces d’arbres à papier.
« Cela pourrait être le début d’une toute nouvelle ère de foresterie durable », déclare Barrangou. Wang espère que les arbres seront utilisés commercialement à grande échelle dans une vingtaine d’années.
2023-07-21 15:11:39
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