Étude de cas : Recherche génétique sur le mécanisme de production de chaleur dans les plantes

L’utilisation de caméras thermiques peut mener à la découverte rapide de nouvelles plantes exothermiques

L’Institut de recherche sur l’ADN de Kazusa a été fondé en 1994 en tant que première installation au monde spécialisée dans la recherche liée à l’ADN. La mission de l’Institut vise à contribuer largement à divers domaines tels que la médecine, l’agriculture, l’industrie et l’éducation, tout en étant chef de file mondial dans les activités de recherche sur l’ADN.

Le Dr Mitsuhiko Sato, chercheur de projet spécialisé en biologie évolutive, voulait un moyen d’observer et d’enregistrer les changements de température dans les plantes qui génèrent de la chaleur sans les déranger. Il a récemment acheté une caméra thermique Teledyne FLIR T530 pour ses recherches.

L’Institut de recherche sur l’ADN de Kazusa et le Dr Mitsuhiko Sato

Étude des changements de température dans un chou puant, une plante exothermique

Certaines plantes génèrent de la chaleur — environ 90 variétés différentes dans le monde. Mais comme la température est invisible, il pourrait y avoir encore plus de plantes « exothermiques » qui produisent de la chaleur et qui n’ont pas été découvertes. L’un des rares chercheurs engagés dans la recherche sur les plantes exothermiques est le Dr Sato, chercheur de projet à l’Institut de recherche sur l’ADN de Kazusa.

« J’étudie actuellement le symplocarpe fétide (Symplocarpus foetidus var. latissimus) chez les aracées, qui est une espèce apparentée au chou puant. La plante fleurit au début du printemps juste après le dégel, lorsque la température extérieure est proche de zéro », explique le Dr Sato. « Cependant, la plante génère de la chaleur la nuit qui atteint environ 20 degrés centigrades et maintient cette température pendant environ une à deux semaines pendant la saison de floraison. Il ne s’agit pas d’un animal homéotherme, mais plutôt d’une plante homéotherme. De plus, il y a des plantes comme le sagoutier (ci-dessous) qui sont qualifiées de ‘plantes poïkilothermes’ car elles génèrent plus de chaleur lorsqu’il fait chaud. » Pour les mesures de plantes exothermiques, le Dr Sato a traditionnellement utilisé un enregistreur de données thermocouple et a inséré une sonde en forme d’aiguille dans la fleur pour suivre les changements de température. Cependant, si la sonde est insérée dans la fleur, cela peut entraîner la mort de la plante. De plus, les mesures de thermocouple avec un enregistreur de données ne mesurent que la température de l’endroit où l’aiguille est insérée. Espérant avoir une idée plus précise des points de la fleur qui génèrent le plus de chaleur sans endommager celle-ci, le Dr Sato a décidé d’acheter une caméra thermique. Alors qu’il cherchait quelle caméra acheter, son chercheur conjoint a présenté au Dr Sato la caméra thermique Teledyne FLIR.

« Lors de l’achat d’un nouvel équipement, il est important que l’équipement ait la capacité de reproduire les résultats de la recherche. Mon chercheur conjoint a suggéré d’acheter la caméra thermique Teledyne FLIR afin de mesurer la température de la fleur sans l’endommager. C’est sur cette idée que nous insistons également lors de l’achat d’autres équipements », raconte-t-il. « J’ai participé à un séminaire en ligne de FLIR où j’ai reçu une explication facile à comprendre sur la meilleure façon d’utiliser la caméra. J’ai pris ma décision finale en me basant sur la facilité d’utilisation de la caméra et sur le fait que j’ai pu l’acheter à un prix réduit. »

Image d’une fleur de sagoutier mâle. Gros plan à gauche et image complète à droite

Permettre d’effectuer des observations en emmenant la caméra dans un endroit loin dans les montagnes où les plantes poussent naturellement

Lors de l’observation des plantes, la convivialité de l’équipement est un facteur important. « Je fais actuellement des observations dans l’Institut et ses environs, mais je veux transporter l’équipement dans des endroits où les plantes poussent naturellement, comme dans les montagnes. La facilité de transport de la caméra thermique Teledyne FLIR était attrayante pour moi », explique le Dr Sato. Dans ses recherches, le Dr Sato utilise à la fois un enregistreur de données pour recueillir des données sur les changements au fil du temps et une caméra thermique pour recueillir des images faciles à comprendre et percutantes.

« Lorsque j’utilisais l’enregistreur de données seulement, j’étais parfois incertain des mesures prises, mais avec la caméra thermique, je peux confirmer les mesures sur place, ce qui est d’une grande aide », explique-t-il.

Prise d’une photo extérieure

Identifier les gènes exothermiques et résumer les résultats d’une thèse

« Les plantes exothermiques génèrent de la chaleur au lieu de l’ATP (adénosine triphosphate) comme énergie lorsque les mitochondries respirent. Cela signifie qu’ils ont un mécanisme de génération de chaleur écrit dans le plan de leurs gènes, qui est transmis sans interruption d’une génération à l’autre. L’Institut de recherche sur l’ADN de Kazusa est un institut de renommée mondiale qui se spécialise dans les génomes végétaux et humains. Je vais poursuivre ma recherche afin de révéler le mécanisme de production de chaleur dans les plantes au niveau génétique », dit le Dr Sato. Une fois que les chercheurs auront mieux compris le mécanisme de production de chaleur, ils seront en mesure de le reproduire et de permettre aux plantes non exothermiques de générer de la chaleur. Cela pourrait mener à des plantes qui résistent mieux au froid, par exemple, la culture de riz dans les régions froides ou la reproduction de mangues à l’extérieur des zones tropicales. Il pourrait être possible de s’attendre à ce qu’ils contribuent aux problèmes alimentaires et aux applications agricoles.

« Quels gènes sont utilisés lorsqu’ils génèrent de la chaleur? Je prépare maintenant une thèse en utilisant les images que j’ai prises avec la caméra thermique tout en identifiant les gènes exothermiques », explique le Dr Sato. Il ajoute : « J’anticipe de grands avantages des applications d’une caméra thermique dans mes recherches. Il existe d’énormes possibilités en termes de découverte de plantes exothermiques qui ne sont pas encore connues et d’élucidation et de recherche de nouvelles connaissances. »

Caméra thermique professionnelle - FLIR T530

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