Un chercheur a développé une plante de pomme de terre issue de la bio-ingénierie qui peut détecter des niveaux potentiellement nocifs de rayonnement gamma.
Rob Sears, titulaire d’un doctorat. Un étudiant du Herbert College of Agriculture de l’Université du Tennessee a conçu la plante pour qu’elle indique des niveaux élevés de rayonnement en changeant la couleur de ses feuilles. Lorsqu’elles sont exposées aux rayonnements gamma, les feuilles de la plante produisent une lueur verte, fournissant une indication fiable des niveaux nocifs sans technologies de surveillance complexes.
À l’échelle mondiale, on constate un regain d’intérêt pour l’utilisation de l’énergie nucléaire comme alternative plus propre aux sources d’énergie fossiles, telles que les centrales électriques au charbon, pour atteindre les objectifs climatiques. En conséquence, l’utilisation de l’énergie nucléaire va probablement augmenter dans les décennies à venir. Cela devrait s’accompagner d’une augmentation de la demande de méthodes de détection des rayonnements efficaces et facilement accessibles.
Les centrales nucléaires, qui reposent sur le processus de fission ou de division des atomes, se sont révélées être des moyens sûrs de produire de l’énergie, malgré des accidents largement médiatisés tels que ceux de Tchernobyl et de Fukushima.
Mais pour apaiser les inquiétudes du public et garantir la sécurité, de nouvelles technologies sont nécessaires pour surveiller les fuites de rayonnements dans l’environnement entourant les sources d’énergie nucléaire, selon une étude publiée dans Journal de biotechnologie végétale qui décrit la nouvelle technologie de Sears.
Le rayonnement gamma, produit lors du processus de fission, est ionisant, ce qui signifie qu’il élimine les électrons des atomes et des molécules des matériaux tels que l’air, l’eau et les tissus vivants. Les rayonnements ionisants peuvent traverser ces matériaux, endommageant potentiellement les tissus vivants et l’ADN, en particulier à des niveaux d’exposition élevés.
Actuellement, le rayonnement gamma est détecté à l’aide de capteurs mécaniques qui présentent plusieurs inconvénients, notamment une disponibilité limitée, une dépendance à l’égard d’une alimentation électrique et la nécessité d’une présence humaine dans une zone potentiellement dangereuse.
“Les capteurs mécaniques actuels ne sont pas viables pour la surveillance environnementale à long terme des rayonnements ionisants en raison des coûts associés à la maintenance et au fonctionnement”, ont écrit Sears et ses collègues dans l’étude. « De plus, les capteurs mécaniques ne fournissent pas une mesure précise de l’impact biologique de faibles doses d’exposition sur une longue période. »
Dans le but de remédier à certaines de ces limites, Sears et ses collègues ont développé le biocapteur de pomme de terre, également connu sous le nom de phytocapteur, pour détecter les rayonnements gamma ionisants.
Les biocapteurs végétaux apparaissent comme une option pour détecter et signaler la présence de perturbations environnementales. Comparées aux mammifères, les plantes ont une tolérance aux radiations beaucoup plus élevée, ce qui leur permet de persister et de surveiller des expositions bien plus importantes que leurs homologues animaux.
“Les phytocapteurs sont spécialement adaptés à leur environnement, et les rapporteurs produits par ces biocapteurs reflètent directement un impact biologique sur l’écosystème environnant”, ont déclaré les auteurs de l’étude.
Les chercheurs ont choisi de modifier les plants de pommes de terre parce que cette culture est cultivée partout dans le monde dans des climats à la fois hospitaliers et défavorables. De plus, ils se reproduisent via des tubercules dans le sol, produisant une progéniture génétiquement identique qui donne des résultats cohérents.
“Les pommes de terre sont très résilientes et excellent pour s’adapter et se multiplier dans différents environnements”, a déclaré Sears dans un communiqué de presse. « Ils ont également des réponses complexes qui sont souvent spécifiques à un facteur de stress environnemental, ce qui en fait des rapporteurs idéaux de conditions telles que les rayonnements gamma. »
Il a poursuivi: “Mes recherches visaient à rendre ces réponses visibles et évidentes même à distance, agissant comme un signal d’avertissement naturel de rayonnement nocif sans avoir recours à des capteurs mécaniques.”
Pour ce faire, Sears et ses collègues ont utilisé des techniques de bio-ingénierie pour exploiter le mécanisme de réponse aux dommages de l’ADN de la plante afin de produire une lumière fluorescente lorsqu’elle est exposée à un rayonnement gamma. Dans l’étude, l’équipe a découvert que la plante répondait à une large gamme de rayonnements gamma.
Étant donné que les phytocapteurs sont abordables, faciles à adapter à un paysage, faciles à interpréter et ne nécessitent aucun entretien mécanique, ils pourraient être utilisés dans l’environnement pour améliorer la sécurité et le bien-être des travailleurs et des résidents à proximité de sources de rayonnement.
“C’est une expérience enrichissante de voir la biologie fondamentale des radiations que j’ai étudiée se transformer en un dispositif biologique conçu qui a le potentiel d’avoir un impact sur la surveillance future des radiations”, a déclaré Sears.
