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Les énergies renouvelables - Bio, clean et nanotechs
Les albums liés au chapitre
Photos de l'album "Bioélectricité solaire"
Synthèse de bioélectricité solaire. Ce poster explique le phénomène naturel
dont l'équipe californienne du Professeur Fritz Prinz espère tirer de l'électricité :
la photosynthèse, mécanisme de conversion par les plantes de l'énergie lumineuse en énergie chimique.
Dans ce processus, des électrons sont générés.
Suffirait-il de les « récolter » pour produire de l'électricité ?
En théorie, oui, nous explique Wonhyoung Ryu qui fait son post-doc dans ce laboratoire de l'Université de Stanford (Californie, Etats-Unis). En pratique, c'est un peu plus compliqué.
Wonhyoung nous rappelle les dimensions en jeu : les chloroplastes dans lesquels a lieu la photosynthèse sont microscopiquement petits. Pour les percer sans les endommager et récolter les électrons photo-excités, il a fallu concevoir et fabriquer des électrodes très effilées. Chacun de ces petits carrés en contient deux : une base assez large dorée d'où s'échappe, dans la partie gauche sur fond rouge, une très fine aiguille.
Une pince et un doigt pour donner l'échelle : oui, ce n'est pas bien grand !
Fabriquer ces électrodes ne fut pas aisé. Réussir à les utiliser non plus, ajoute le collègue de Wonhyoung. Essayez de planter une nano-punaise dans un micro-ballon sans le toucher : il faut plus d'un tour dans son sac pour y arriver !
D'où l'idée de mettre au point une procédure d'immobilisation des chloroplastes utilisés pour l'expérience. Une fois ceux-ci « coincés », il reste à guider les électrodes avec précision, afin de les mener lentement vers les membranes qu'elles doivent percer délicatement.
Au final : un système de guidage très précis, l'utilisation d'un microscope dit confocal à fluorescence (auquel Blandine jette ici un œil), et l'immobilisation des chloroplastes en solution par microcapillarité...
... pour un résultat bien réel : la génération d'un courant de 4 picoampères dans un chloroplaste d'épinard !
« Ces intensités sont extrêmement faibles au regard des besoins des appareils électriques, et l'application électrogénératrice de ces méthodes ne sera probablement pas à l'ordre du jour avant plusieurs décennies ». Ceci dit, en cheminant vers ces pico-courants, l'équipe a développé des méthodes et des technologies qu'elle pourra mettre à profit pour faire avancer d'autres champs de la connaissance. Au mur : un poster portant le logo du GCEP - le Global Climate and Energy Project de l'Université de Stanford.    Photos de l'album "Biohydrogène solaire"
Autre projet sponsorisé par le GCEP :
le sujet de recherche de Jim Stapleton, un jeune américain
(francophone depuis que son passage chez les Peace Corps en Gambie lui a fait découvrir le Sénégal)
qui effectue son doctorat sous la houlette du professeur James Swartz, dans le département de Génie Chimique de l'Université de Stanford.
Dans ce laboratoire aux hottes impressionnantes, il cherche la géniale enzyme qui permettra de faire produire de l'hydrogène à des organismes vivants en utilisant les mêmes électrons que Wonhyoung et ses collègues visaient avec leurs électrodes : ceux de la photosynthèse. Ainsi que le noteront les spécialistes, ces hydrogénases existent déjà. Le hic, c'est qu'elles sont toutes inactivées par l'oxygène, un élément qui se trouve être l'un des produits de ladite photosynthèse. Faut donc mieux faire !
C'est là que Jim intervient. Les hydrogénases sont des protéines. On peut en obtenir plusieurs copies à partir du morceau d'ADN qui les code et de la chaîne de réplication que celui-ci informe. Jim perturbe aléatoirement cette chaîne de production pour obtenir des milliers de copies légèrement non-conformes de son hydrogénase, qu'il teste dans l'espoir d'y trouver la candidate idéale.
Patience ! C'est le maître mot de ce projet. Dans chaque alvéole, une solution à tester. Des plaquettes comme celles-ci, Jim en a vu des centaines lui passer entre les mains sans qu'il ait encore mis le doigt sur l'enzyme qu'il recherche ; or, la sélection de l'hydrogénase n'est que la première étape de cet ambitieux projet qui cherche à atteindre un rendement de 7% de conversion directe de l'énergie solaire reçue par la cellule hôte en énergie chimique stockée sous forme d'hydrogène... Good luck ! Photos de l'album "ADN et cellulose"
Retour au soleil, et direction le département de biologie végétale où le professeur Chris Somerville nous attend.
Sur le chemin, nous passons devant l'élégant bâtiment du centre pour l'écologie,
dont nous admirons la véranda et la tour de climatisation passive.
Ca a plus d'allure que Jussieu, non ?
Le professeur Somerville est un biologiste réputé. Porteur du premier projet de décodage de l'ADN d'une plante dite supérieure, il s'intéresse aujourd'hui à la production d'agrocarburants. Il a récemment pris la tête de l'Energy Bioscience Institute (EBI), un ambitieux partenariat entre BP, l'Université de Berkeley, l'Université de l'Illinois et le Laboratoire National de Lawrence Berkeley.
Comme il l'indique sur son site web, son groupe cherche à comprendre comment la cellulose est synthétisée par les plantes.
« A major focus of work in our lab is in understanding how cellulose is made.
We have developed plants in which cellulose synthase is modified in various ways that facilitate functional studies.
One type of modification is the addition of yellow fluorescent protein to subunits of the complex.
This allows imaging of the complexes in live cells.
We have used this capability to show that an interaction between cellulose synthase
and cortical microtubules controls the orientation of cellulose deposition.
We are engaged in understanding what regulates the amount of cellulose and the properties of cellulose microfibrils
(eg., length and diameter).
We have also developed plants that express cellulose synthases with other modifications that will facilitate structural studies of isolated complexes. »
Nous sommes étonnées d'apprendre qu'on est encore loin de comprendre comment ce polysaccharide se forme. Une fois que seront percés les secrets de son métabolisme, le Dr Somerville pourra envisager de nouvelles pistes de recherche : parmi elles, améliorer les propriétés des plantes pour trouver des espèces plus favorables à une utilisation énergétique.
Manipulations et stocks de produits utilisés dans ce laboratoire californien -de quoi décrypter les secrets du règne végétal !
Manipulations et stocks de produits utilisés dans ce laboratoire californien -de quoi décrypter les secrets du règne végétal !
Arabidopsis thaliana, l'arabette des dames, celle par qui tout a commencé. Cette petite plante de la famille moutarde est le cobaye favori des généticiens du végétal. C'est elle qui a fait la renommée du professeur Somerville en ouvrant son code génétique au groupe international dont il a suscité la création, un code aujourd'hui décrypté dans sa totalité ; c'est de son étude qu'il espère obtenir les clés de la synthèse des polysaccharides par nos amies les plantes.
Arabidopsis thaliana, l'arabette des dames, celle par qui tout a commencé.
Cette petite plante de la famille moutarde est le cobaye favori des généticiens du végétal.
C'est elle qui a fait la renommée du professeur Somerville en ouvrant son code génétique au groupe international dont il a suscité la création,
un code aujourd'hui décrypté dans sa totalité ;
c'est de son étude qu'il espère obtenir les clés de la synthèse des polysaccharides par nos amies les plantes.
Arabidopsis thaliana, l'arabette des dames, celle par qui tout a commencé.
Cette petite plante de la famille moutarde est le cobaye favori des généticiens du végétal.
C'est elle qui a fait la renommée du professeur Somerville en ouvrant son code génétique au groupe international dont il a suscité la création,
un code aujourd'hui décrypté dans sa totalité ;
c'est de son étude qu'il espère obtenir les clés de la synthèse des polysaccharides par nos amies les plantes.
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