Une équipe de chercheurs des États-Unis et d’Allemagne a identifié des protéines fongiques capables de geler l’eau à des températures relativement chaudes en dessous de zéro, ouvrant ainsi la perspective d’un ensemencement plus sûr des nuages, d’améliorations des modèles climatiques et de nouveaux progrès en matière de conservation des aliments et de médecine.
Dans un processus appelé ensemencement des nuages, les particules qui peuvent déclencher la transformation de l’eau des nuages en cristaux de glace, appelés nucléateurs de glace, sont libérées dans les nuages.
Les cristaux de glace grossissent ensuite à mesure que de plus en plus de molécules d’eau s’y collent.
Dans une sorte d’effet boule de neige, les cristaux de glace grossissent et s’alourdissent, tombent vers le sol, fondent en traversant l’atmosphère et se transforment en pluie.
La particule traditionnelle utilisée pour la nucléation de la glace est l’iodure d’argent, qui est hautement toxique.
Le professeur Boris Vinatzer de Virginia Tech et ses collègues pensent que la molécule de protéine fongique pourrait constituer une meilleure alternative.
« Si nous apprenons à produire suffisamment de cette protéine fongique à moindre coût, nous pourrions alors la mettre dans les nuages et rendre l’ensemencement des nuages beaucoup plus sûr », a déclaré le professeur Vinatzer.
Les chercheurs ont également trouvé des preuves que le gène fongique codant pour la protéine de nucléation de la glace avait probablement été acquis par un ancêtre fongique d’une espèce bactérienne par le biais d’un processus connu sous le nom de transfert horizontal de gènes, il y a au moins des centaines de milliers, voire des millions d’années.
« On sait que les champignons peuvent acquérir des gènes provenant de bactéries, mais ce n’est pas quelque chose de courant », a déclaré le professeur Vinatzer.
« Je ne m’attendais donc pas à ce que ce gène fongique ait une origine bactérienne. »
Les chercheurs savent depuis le début des années 1990 que les champignons sont capables de nucléer de la glace.
Cependant, ce n’est que récemment que les progrès du séquençage de l’ADN et de l’informatique ont permis de séquencer les génomes d’une classe spécifique de champignons, la famille des Mortierellacae, et de découvrir le gène qui code pour la protéine de nucléation de la glace.
Bien qu’ils ne sachent toujours pas comment les champignons bénéficient du gène acquis, ils savent que les champignons ont apporté des modifications au fil des ans pour le rendre encore meilleur.
Et cela se traduit également par l’amélioration des applications destinées au bénéfice humain.
Les protéines de nucléation de la glace produites par les champignons diffèrent de celles d’origine bactérienne en ce sens qu’elles sont acellulaires et solubles dans l’eau.
Ces différences rendent les molécules fongiques plus attrayantes dans les technologies de congélation bioinspirées et les modifications climatiques artificielles.
Par exemple, dans la préparation d’aliments surgelés, la molécule fongique serait plus sûre que la molécule bactérienne car le champignon sécrète simplement la molécule de nucléation de la glace, mais la cellule bactérienne entière serait nécessaire à la nucléation de la glace bactérienne.
« C’est un gros avantage dans la production alimentaire, car vous ne disposez que d’une seule protéine bien définie et vous pouvez vous débarrasser de tout le reste », a déclaré le professeur Vinatzer.
« Il est possible de développer un additif sûr et efficace qui facilite la préparation des aliments surgelés. »
Une autre utilisation potentielle de la nucléation fongique de la glace concerne la cryoconservation de cellules telles que les tissus, les spermatozoïdes, les ovules et les embryons.
« L’ajout d’un nucléateur de glace fongique, qui est une molécule relativement petite, fait geler l’eau autour de la cellule beaucoup plus tôt avant qu’elle ne devienne très froide, afin de protéger la cellule délicate à l’intérieur », a déclaré le professeur Vinatzer.
« Vous ne pourriez pas faire cela avec les bactéries, car il faudrait ajouter des cellules bactériennes entières. »
« La nucléation de la glace est également importante pour les modèles climatiques. Les modèles climatiques prédisent la quantité de rayonnement réfléchie par les nuages dans l’espace et celle qui atteint la Terre. La glace dans les nuages permet à davantage de rayonnement de passer jusqu’à la Terre. »
« Maintenant que nous connaissons cette molécule fongique, il deviendra plus facile de déterminer la quantité de ce type de molécules présentes dans les nuages. »
« Et à long terme, ces recherches pourraient contribuer à développer de meilleurs modèles climatiques. »
Les résultats paraissent dans la revue Science Advances.
