Des scientifiques chinois mettent au point un riz produisant de la CoQ10 grâce à l'édition de gènes

Des scientifiques chinois mettent au point un riz produisant de la CoQ₁₀ grâce à l'édition de gènes

ZHANG Nannan, Académie Chinoise des Sciences*

Une équipe de scientifiques chinois a utilisé l'édition ciblée de gènes pour développer un riz qui produit la coenzyme CoQ₁₀, un composé vital pour la santé humaine. [La coenzyme Q est aussi appelée ubiquinone.]

Sous la direction du professeur CHEN Xiaoya du CAS Center for Excellence in Molecular Plant Sciences/Shanghai Chenshan Research Center et du professeur GAO Caixia de l'Institut de Génétique et de Biologie du Développement de l'Académie Chinoise des Sciences (CAS), les chercheurs ont utilisé l'édition ciblée de gènes pour modifier seulement cinq acides aminés de l'enzyme Coq1 du riz, créant ainsi de nouvelles variétés de riz capables de synthétiser de la CoQ₁₀.

La CoQ₁₀ est importante pour la santé humaine, en particulier pour la protection du cœur. Elle est un composant essentiel de la chaîne de transport d'électrons des mitochondries et sert d'antioxydant liposoluble. Les différentes espèces synthétisent la CoQ avec différentes longueurs de chaînes latérales. L'homme synthétise la CoQ₁₀ avec une chaîne latérale de 10 unités d'isoprène (C50), tandis que les cultures céréalières comme le riz et le blé, ainsi que certains légumes et fruits, synthétisent principalement la CoQ₉, qui contient neuf unités d'isoprène (C45). L'invention de cultures productrices de CoQ₁₀ pour augmenter considérablement la teneur en CoQ₁₀ des aliments d'origine végétale offre une approche rentable et respectueuse de l'environnement de l'enrichissement nutritionnel, avec des avantages potentiels considérables.

Le mécanisme moléculaire qui sous-tend la variation de la longueur de la chaîne latérale de la CoQ n'était pas clair jusqu'à présent. Grâce aux diverses collections de plantes du jardin botanique de Shanghai Chenshan du CAS Center for Excellence in Molecular Plant Sciences, l'équipe de recherche a obtenu 134 échantillons de plantes de 67 familles, dont des mousses, des lycophytes, des fougères, des gymnospermes et des angiospermes. Les chercheurs ont déterminé les schémas de distribution des types de CoQ dans ces espèces et ont révélé que la CoQ₁₀ est une caractéristique ancestrale des plantes à fleurs, la plupart des plantes synthétisant encore la CoQ₁₀. Cependant, les graminées, les composées et les cucurbitacées produisent principalement de la CoQ₉.

Après avoir analysé les trajectoires évolutives et les variations naturelles des enzymes Coq1 dans plus de 1.000 espèces de plantes terrestres, ainsi qu'en utilisant l'apprentissage automatique, les chercheurs ont finalement identifié cinq sites d'acides aminés qui déterminent la longueur de la chaîne.

Après l'édition ciblée, les plantes de riz de cette étude synthétisent principalement la CoQ₁₀, avec jusqu'à 5 μg/g produits par grain de riz. Cela montre que l'édition de gènes est devenue une technologie efficace et sûre pour la sélection des cultures.

Le développement réussi du riz CoQ₁₀ élargira considérablement les sources alimentaires de CoQ₁₀. Il s'agit également d'un exemple d'utilisation du big data et de l'IA pour l'amélioration des plantes.

Cette étude a été publiée dans Cell et a été financée notamment par la Fondation Nationale des Sciences Naturelles de Chine, la CAS et le Comité des Sciences et Technologies de Shanghai.

Production de lignées de riz CoQ₁₀ par édition du génome. (Image : XU Jingjing, et al.)

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* Source : Chinese Scientists Develop CoQ₁₀-Producing Rice with Gene Editing----Chinese Academy of Sciences