Quand les protéines de réserve des graines changent d’état

Des protéines stockées dans des conditions extrêmes

Contrairement aux protéines du lait ou de l’œuf, qui évoluent naturellement dans des milieux très hydratés, les protéines de réserve végétales sont stockées dans les graines à des concentrations extrêmement élevées. Elles s’assemblent dans des structures spécifiques appelées corpuscules protéiques, où elles passent progressivement d’un état hydraté et dynamique à un état dense et solide.

Ce changement d’état est indispensable à la survie des graines, mais les mécanismes moléculaires qui gouvernent l’assemblage et l’organisation des protéines de réserve restent encore largement méconnus. Comprendre comment ces protéines s’organisent et se stabilisent dans des conditions de faible hydratation constitue un enjeu majeur, à la croisée de la biologie végétale et de la physique. C’est cette transition, essentielle au fonctionnement des graines, qu’explore le projet MICROSEED.

Reconstituer en laboratoire les transitions d’état subies par les protéines dans les graines

Le projet MICROSEED vise à comprendre comment les protéines de réserve végétales s’auto-assemblent, interagissent et se réorganisent lorsque l’eau est progressivement retirée, puis réintroduite. Pour cela, le projet va combiner des approches issues de la biophysique des protéines, de la physique de la matière molle et des techniques avancées de microfluidique.

Des microréacteurs microfluidiques à membrane vont être développés afin de contrôler avec une grande précision la concentration en protéines, le pH, la force ionique et le niveau d’hydratation, à partir de volumes de l’ordre de la dizaine de nanolitre. Ces dispositifs permettront de reproduire in vitro les cycles de déshydratation et de réhydratation observés dans les graines, tout en suivant l’organisation structurale et la dynamique des protéines à différentes échelles. Ces travaux seront associés à des approches de modélisation numérique afin de mieux comprendre les moteurs de leur assemblage.

Des enjeux pour la biologie des graines… et pour l’alimentation

En s’appuyant sur une diversité de protéines issues de céréales, de légumineuses et d’oléagineux, le projet cherche à identifier des principes physiques communs à leur comportement. Ces connaissances sont essentielles pour mieux comprendre la biologie des graines, mais elles présentent aussi un fort intérêt pour les sciences des aliments. Mieux comprendre comment les protéines végétales s’assemblent sous l’effet du séchage et retrouvent leur mobilité lors de la réhydratation devrait contribuer à mieux comprendre leur solubilité et leurs fonctionnalités, et ainsi accompagner le développement d’aliments plus durables à base de protéines végétales.

Une collaboration interdisciplinaire soutenu par l’ANR

Pour répondre à ces objectifs, le projet MICROSEED réunit quatre partenaires scientifiques aux expertises complémentaires : l’unité BIA (Biopolymères, Interactions et Assemblages), experte dans l’étude des protéines végétales ; le LOF (Laboratoire du Futur), spécialiste en microfluidique et en physique de la matière molle ; le LGC (Laboratoire de Génie Chimique), expert en physique colloïdale et en modélisation numérique des fluides complexes ; et l’unité STLO (Science et Technologie du Lait et de l’Œuf), spécialisée dans l’étude du comportement des protéines en phases denses, avec une expertise particulière sur le séchage des protéines laitières et de l’œuf.

Financé par l’Agence nationale de la recherche (ANR) pour une durée de quatre ans, le projet MICROSEED s’appuie sur des approches inspirées de la physique pour mieux appréhender le vivant, depuis la graine jusqu’aux aliments.

Informations relatives au projet :

• Début du projet : Octobre 2025
• Durée du projet : 4 ans
• Coordinatrice : Adeline Boire (BIA)
• Partenaires : BIA, LOF, LGC, UMR STLO