Israël : produire une protéine du lait de vache à partir de plantes
Les bovins seront-ils bientôt remplacés? Une étude menée par le professeur Oded Shoseyov de l'Université hébraïque de Jérusalem a démontré que les plantes peuvent produire de la β-caséine, l'une des principales protéines du lait de vache. L'équipe de chercheurs a modifié génétiquement des semences pour fabriquer de la β-caséine et a fait une découverte inattendue : au lieu de s'accumuler là où ils l'avaient prévu, la protéine a formé des structures riches en protéines, jusqu'alors inconnues, autour de minuscules corps lipidiques à l'intérieur des cellules de la graine. Ces résultats, publiés dans Frontiers in Plant Science, offrent un nouvel éclairage sur la façon dont les plantes métabolisent les protéines complexes et pourraient contribuer à l'élaboration de systèmes plus efficaces pour la production durable de protéines laitières.
Pourquoi la bêta-caséine est-elle si importante ?
La caséine permet de former des micelles protéiques et de fixer le calcium. Elle joue un rôle déterminant sur le plan nutritionnel, notamment dans l’apport en phosphate de calcium, qui est essentiel à la construction des os. La bêta-caséine, en particulier, est très importante pour les propriétés fonctionnelles des produits laitiers.
"Jusqu’à récemment, les caractéristiques techniques de la bêta-caséine étaient difficiles à reproduire dans les alternatives végétales aux produits laitiers. La thermoplasticité du fromage, par exemple, est une propriété très particulière des caséines, et notamment de la bêta-caséine que l’on trouve dans cheeseburger ou la pizza : deux produits énormément consommés par une grande partie du monde occidental", affirme le professeur Oded Shoseyov.
De nombreux chercheurs essaient aujourd’hui de produire de la bêta-caséine grâce à des systèmes de fermentation de précision. En vain. Le problème? Les caséines nécessitent un processus appelé phosphorylation, essentiel au fonctionnement de la protéine. Toutefois, elle nécessite une molécule appelée ATP, le carburant de la cellule.
"Nous avons développé le phosphomimétisme. L’idée est d’imiter la fonctionnalité de la protéine sans avoir besoin de procéder à la phosphorylation. Nous modifions un acide aminé qui, normalement, serait phosphorylé", explique le Pr Shoseyov.
Cette modification suffit à donner à la protéine la fonctionnalité recherchée.
Le carthame : une plante à fort potentiel
Le Pr Shoseyov et son équipe ont ensuite transformé génétiquement une plante oléagineuse, l’Arabette des dames, en introduisant la bêta-caséine phosphomimétique puis en cherchant à la diriger spécifiquement vers les corps lipidiques, présents dans les cellules. Ils ont en effet constaté que la protéine était présente dans les graines.
"Lorsque nous broyons les graines, nous récupérons les corps lipidiques avec la bêta-caséine. Nous avons montré que lorsque nous extrayons de l'huile des graines, nous obtenons une crème. Cette dernière est fonctionnalisée par la bêta-caséine", précise-t-il.
Les chercheurs ont donc réalisé l’impensable: produire une quantité importante de bêta-caséine dans des plantes oléagineuses.
La crème obtenue pourrait être utilisée pour fabriquer un fromage végétal, qui comporte les propriétés de fonte que l’on retrouve dans les véritables protéines laitières.
Par ailleurs, les équipes du Pr Shoseyov se sont intéressées à une plante dont les propriétés sont particulièrement prometteuses : le carthame. Elle peut pousser dans des climats très chauds sans beaucoup d’eau. Son huile est également très saine.
Leurs essais qui débuteront l’année prochaine permettront de déterminer si quel sera le rendement en crème, par exemple, à partir d’un hectare de culture de carthame ?
Dans cette étude particulièrement impressionnante, le professeur Shoseyov et son équipe sont parvenus à produire différentes protéines dans différentes graines afin que dans une usine laitière du futur, il puisse y avoir cinq silos distincts.
"Avec notre système, vous pouvez mélanger les protéines selon vos besoins. Vous pouvez choisir les combinaisons et les proportions et développer ainsi le produit que vous souhaitez. Nous avons également désormais un programme dans lequel nous modifions la voie métabolique des acides gras afin de produire des acides qui ressemblent davantage à ceux que l’on trouve dans le lait plutôt qu’à ceux naturellement présents dans l’huile de carthame", détaille le Pr Shoseyov.
Réduire l’impact environnemental de l’industrie laitière
La nouvelle approche des scientifiques a pour but de réduire l’impact environnemental car l’industrie laitière est très polluante, notamment en raison des émissions de méthane et de CO₂. Mais l’objectif est surtout de diminuer drastiquement le coût des produits laitiers.
L’industrie laitière représentait déjà plus de 1 000 milliards de dollars en 1995 et devrait atteindre environ 1 250 milliards de dollars en 2030.
Face à l’augmentation croissante en protéines, cette découverte apparaît donc comme essentielle. La région Asie-pacifique notamment devient de plus en plus consommatrice de produits laitiers, principalement en Chine et en Inde où les populations ont pris conscience de la valeur nutritionnelle des aliments à base de lait.
Il y a aujourd'hui un attrait particulier pour les produits protéinés. En conséquence, le prix de certaines protéines laitières, notamment les protéines du lactosérum comme la lactoglobuline, a considérablement augmenté de près de 600% ces dernières années. Elles coûtaient auparavant environ 4 à 5 dollars le kilogramme contre 27 à 28 dollars le kilogramme de nos jours.
"Les graines sont naturellement conçues pour stocker des protéines et des matières grasses avec une très faible teneur en eau. La concentration en matières grasses et en protéines des graines est presque dix fois supérieure à celle du lait. De plus, les graines peuvent être conservées à température ambiante. Pour dix camions de lait réfrigéré, on pourrait ainsi ne transporter qu’environ un camion de graines. On peut même stocker les graines dans un silo à température ambiante pendant environ un an", affirme le Pr Shoseyov.
L’analyse technologique montre donc que cette méthode pourrait être beaucoup plus rentable pour produire des produits laitiers, même sans prendre en compte les avantages environnementaux.
Par ailleurs, il s’agit d’une solution pertinente pour la sécurité alimentaire en Israël, mais également pour des pays comme les Émirats arabes unis, qui dépendent fortement des importations de matières premières destinées à l’élevage. Parce qu’avec le lait, on peut vivre : c’est un système alimentaire complet.
"Pendant des générations, nous avons cultivé des plantes dans le cadre de notre agriculture, puis nous avons donné ces plantes aux animaux, avant de traire les animaux ou de les abattre. Supprimons l’intermédiaire. Ou plutôt, supprimons la vache de cette équation. Laissons les vaches paître dans les champs et, à la place, prenons leurs gènes et introduisons-les dans les plantes", a conclu le professeur Shoyesov.
En Israël, deux produits utilisant déjà ce type de protéines, notamment la lactoglobuline et des substituts du lait, ont déjà été autorisés. Les équipes de Shoyesov ont engagé des discussions avec la Food and Drug Administration américaine (FDA) afin de comprendre les exigences réglementaires aux États-Unis. Les chercheurs espèrent pouvoir exporter leur méthode entre autres en Australie, aux USA, au Brésil et en Afrique.
Caroline Haïat
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