Comprendre le cycle global du carbone marin à l’échelle moléculaire
L’océan abrite un vaste réservoir de carbone organique dissous, dont une grande partie est composée de glycanes, des molécules à base de sucre produites par les organismes photosynthétiques. Molécules très diverses, certains types de glycanes seraient capables, selon de nouvelles données, de séquestrer le carbone pendant des centaines d’années. «Pour mieux comprendre les flux de glycanes de carbone marin au niveau moléculaire, nous avons besoin d’outils chimiques de précision», explique Conor Crawford, chercheur postdoctoral au sein de l’Institut Max-Planck de recherche sur les colloïdes et interfaces. «Ces outils nous permettront d’aborder scientifiquement les questions relatives à la recherche sur le cycle du carbone marin avec la même rigueur technique que celle requise dans la recherche médicale», ajoute-t-il. Dans le cadre du projet MARINEGLYCAN, entrepris avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, Conor Crawford et ses collègues ont cherché à combler ce fossé technologique en développant un ensemble d’outils biochimiques pour étudier la circulation des glycanes marins dans les écosystèmes. Cette entreprise transdisciplinaire a intégré la chimie, la microbiologie, la biochimie et l’écologie. Les principaux objectifs du projet comprenaient la création de petites molécules inhibitrices pour réguler le cycle du carbone microbien, le développement d’outils pour détecter et quantifier la dégradation des glycanes dans des communautés complexes, et l’avancement de la synthèse automatisée des glycanes.
Les microalgues marines à l’honneur
Les microalgues marines jouent un rôle crucial dans la capture et le stockage du CO2 sous forme de glycanes. Une meilleure compréhension de ce processus pourrait ouvrir de nouvelles voies pour le piégeage du carbone, ce qui aurait un impact significatif sur les niveaux de CO2 atmosphérique. «Pour mettre les choses en perspective, une augmentation de 1 % du réservoir de carbone des glucides ou des glycanes aurait un effet plus important sur les niveaux de CO2 atmosphérique que l’arrêt immédiat de toute combustion de combustibles fossiles par l’homme», explique Conor Crawford. Au cours du projet, les chercheurs ont développé des méthodes automatisées pour synthétiser différents types de glycanes marins et élaboré différents outils, tels que les sondes à transfert d'énergie par résonance de type Förster (FRET). Ces capteurs moléculaires peuvent être utilisés pour détecter, quantifier et isoler des microbes ayant des activités rares de dégradation du carbone en fonction de l’activité, ce qui n’est pas possible avec la technologie actuelle. L’équipe et ses collaborateurs se sont appuyés sur ces innovations pour explorer, définir et élargir notre compréhension de l’interaction entre les microbes et les microalgues. «Chaque outil nous a permis d’étudier comment les glycanes des algues et les protéines microbiennes interagissent au niveau moléculaire», note Conor Crawford. «Cette analyse biomoléculaire est cruciale pour comprendre comment et quels types de glycanes sont rapidement digérés et libérés dans l’atmosphère sous forme de CO2, et pour identifier ceux qui sont capables de stocker le carbone pendant des centaines, voire des milliers d’années.» L’amélioration de notre compréhension des glycanes des algues, des mécanismes de dégradation microbienne et du cycle global du carbone jette les bases de l’innovation, qui est essentielle pour répondre aux urgences en matière de climat et de biodiversité, note Conor Crawford. Les outils développés dans le cadre du projet pourraient également être utilisés pour étudier les épitopes bioactifs des glycanes marins sulfatés, connus pour leurs propriétés antivirales, anticancéreuses et neuroprotectrices. «L’équipe reste déterminée à approfondir les complexités moléculaires des algues, bien que la trajectoire future de cette recherche dépende en grande partie de l’obtention d’un financement», ajoute-t-il.
Mots‑clés
MARINEGLYCAN, cycle du carbone, océan, glycanes, synthèse, chimie, outils
