Le Dr Jie Li examine des tomates enrichies en vitamine D. Crédit : Phil Robinson
Les tomates génétiquement modifiées pour produire de la vitamine D, connue sous le nom de vitamine du soleil, pourraient constituer une innovation simple et durable pour résoudre un problème de santé mondial.
Les chercheurs ont utilisé l’édition de gènes pour désactiver une molécule spécifique dans le génome de la plante qui a augmenté la provitamine D3 dans les fruits et les feuilles des plants de tomates. Celle-ci a ensuite été transformée en vitamine D3 par l’exposition à la lumière UVB.
La vitamine D est créée dans notre corps après que notre peau a été exposée à la lumière UVB, mais la source principale est l’alimentation. Cette nouvelle culture biofortifiée pourrait aider des millions de personnes souffrant d’une insuffisance en vitamine D, un problème croissant lié à un risque accru de cancer, de démence et de nombreuses causes majeures de mortalité. La recherche a également montré que l’insuffisance en vitamine D est liée à une gravité accrue de l’infection par le Covid-19.
Les tomates qui produisent de la vitamine D pourraient être une innovation simple et durable pour répondre à un problème de santé mondial.
Les tomates contiennent naturellement l’un des éléments constitutifs de la vitamine D3, appelé provitamine D3 ou 7-déhydrocholestérol (7-DHC), dans leurs feuilles à des niveaux très faibles. Cependant, la provitamine D3 ne s’accumule pas normalement dans les fruits mûrs de la tomate.
Les scientifiques du groupe du professeur Cathie Martin au John Innes Centre ont utilisé l’édition de gènes CRISPR-Cas9 pour apporter des révisions au code génétique des plants de tomates afin que la provitamine D3 s’accumule dans le fruit de la tomate. Les feuilles des plants modifiés contenaient jusqu’à 600 ug (microgrammes) de provitamine D3 par gramme de poids sec. L’apport quotidien recommandé en vitamine D est de 10 ug pour les adultes.
Lors de la culture des tomates, les feuilles sont généralement des déchets, mais celles des plantes modifiées pourraient être utilisées pour la fabrication de suppléments de vitamine D3 végétaliens ou pour l’enrichissement des aliments.
“Nous avons montré qu’il est possible de biofortifier les tomates avec de la provitamine D3 en utilisant l’édition de gènes, ce qui signifie que les tomates pourraient être développées comme une source végétale durable de vitamine D3”, a déclaré le professeur Cathie Martin, auteur correspondant de l’étude publiée dans Nature Plants.
“Quarante pour cent des Européens ont une insuffisance en vitamine D et c’est le cas d’un milliard de personnes dans le monde. Non seulement nous nous attaquons à un énorme problème de santé, mais nous aidons aussi les producteurs, car les feuilles de tomates, qui sont actuellement gaspillées, pourraient être utilisées pour fabriquer des suppléments à partir des lignées génétiquement modifiées.”
Des recherches antérieures ont étudié la voie biochimique de la façon dont le 7-DHC est utilisé dans le fruit pour fabriquer des molécules et ont découvert qu’une enzyme particulière, Sl7-DR2, est responsable de sa conversion en d’autres molécules.
Pour en tirer parti, les chercheurs ont utilisé CRISPR-Cas 9 pour désactiver cette enzyme Sl7-DR2 dans la tomate, de sorte que le 7DHC s’accumule dans le fruit de la tomate.
Ils ont mesuré la quantité de 7-DHC présente dans les feuilles et les fruits de ces plants de tomates modifiés et ont constaté une augmentation substantielle des niveaux de 7-DHC dans les feuilles et les fruits des plants modifiés.
Le 7-DHC s’accumule à la fois dans la chair et la peau des tomates.
Les chercheurs ont ensuite testé si le 7-DHC dans les plantes modifiées pouvait être converti en vitamine D3 en projetant une lumière UVB sur les feuilles et les fruits coupés en tranches pendant une heure. Ils ont découvert que c’était le cas et que c’était très efficace.
Après avoir été traitée aux UVB pour transformer le 7-DHC en vitamine D3, une tomate contenait des niveaux de vitamine D équivalents à ceux de deux œufs de taille moyenne ou de 28g de thon – qui sont tous deux des sources alimentaires recommandées de vitamine D.
L’étude indique que la vitamine D contenue dans les fruits mûrs pourrait être augmentée davantage par une exposition prolongée aux UVB, par exemple pendant le séchage au soleil.
Le blocage de l’enzyme dans la tomate n’a eu aucun effet sur la croissance, le développement ou le rendement des plants de tomates. D’autres plantes étroitement apparentées, comme l’aubergine, la pomme de terre et le poivron, ont la même voie biochimique, de sorte que la méthode pourrait être appliquée à toutes ces cultures légumières.
Au début du mois, le gouvernement britannique a annoncé une étude officielle visant à déterminer si les aliments et les boissons devraient être enrichis en vitamine D pour lutter contre les inégalités en matière de santé.
La plupart des aliments contiennent peu de vitamine D et les plantes en sont généralement de très mauvaises sources. La vitamine D3 est la forme la plus biodisponible de la vitamine D et est produite dans le corps lorsque la peau est exposée à la lumière du soleil. En hiver et dans les latitudes plus élevées, les gens doivent obtenir de la vitamine D à partir de leur alimentation ou de suppléments, car le soleil n’est pas assez fort pour que le corps la produise naturellement.
Le premier auteur de l’étude, le Dr Jie Li, a déclaré : “La pandémie de Covid-19 a permis demettent en lumière le problème de l’insuffisance en vitamine D et son impact sur notre fonction immunitaire et notre santé générale. Les tomates enrichies en provitamine D que nous avons produites constituent une source végétale de la vitamine du soleil dont nous avons grand besoin. C’est une excellente nouvelle pour les personnes qui adoptent un régime riche en plantes, végétarien ou végétalien, et pour le nombre croissant de personnes dans le monde qui souffrent du problème de l’insuffisance en vitamine D.”
Référence : “Les tomates biofortifiées offrent une nouvelle voie vers la suffisance en vitamine D” par Jie Li, Aurelia Scarano, Nestor Mora Gonzalez, Fabio D’Orso, Yajuan Yue, Krisztian Nemeth, Gerhard Saalbach, Lionel Hill, Carlo de Oliveira Martins, Rolando Moran, Angelo Santino et Cathie Martin, 23 mai 2022, Nature Plantes.
DOI: 10.1038/s41477-022-01154-6
