Les scientifiques ont découvert un mécanisme permettant de prévenir le noircissement et les risques pour la santé des pommes de terre conservées au froid, une percée promettant des collations plus saines et plus savoureuses et répondant aux défis d’un marché d’un milliard de dollars. Leurs travaux, révélant un gène responsable du sucre induit par le froid (CIS), pourraient conduire à de nouvelles variétés de pommes de terre évitant la formation d’acrylamide, ce qui bénéficierait à l’industrie des snacks et réduirait potentiellement le gaspillage et les coûts alimentaires.
Des chercheurs de l’Université d’État du Michigan ont découvert une méthode permettant de réduire les niveaux d’un agent cancérigène générés lors de la friture de tubercules stockés au froid.
Dans le cadre d’une avancée majeure pour l’industrie des snacks, une équipe de scientifiques dirigée par les professeurs Jiming Jiang et David Douches de la Michigan State University a découvert un mécanisme clé à l’origine du noircissement et des problèmes de santé potentiels associés aux pommes de terre conservées au froid.
Leurs conclusions, publiées dans la revue La cellule végétalesont prometteurs pour le développement de variétés de pommes de terre qui pourraient être conservées à des températures froides et donner lieu à des chips et des frites plus saines et plus savoureuses.
Ces snacks ont un marché valant des milliards de dollars aux États-Unis. Dans le Michigan – premier producteur national de pommes de terre pour chips – l’industrie de la pomme de terre est évaluée à 240 millions de dollars par an.
David Douches (à gauche) et Jiming Jiang (à droite), chercheurs de la Michigan State University, travaillent avec des plants de pommes de terre dans la serre agronomique de la Michigan State University. Crédit : Paul Henderson/MSU
Mais les agriculteurs ne peuvent pas cultiver leurs cultures toute l’année et les fabricants de snacks ont besoin d’un approvisionnement constant en patates fraîches pour répondre à leurs demandes. La conservation des pommes de terre dans une chambre froide garantit aux producteurs de chips et de frites ce dont ils ont besoin, mais les basses températures déclenchent également un processus appelé édulcoration induite par le froid, ou CIS, qui convertit les amidons en sucres.
Le traitement des tubercules chargés de sucres donne des frites et des chips noircies. Il génère également de l’acrylamide, un composé cancérigène formé lors du traitement à haute température, qui a été associé à des problèmes de santé, notamment un risque accru de cancer.
Bien qu’il existe des techniques pour réduire les sucres dans les tubercules stockés au froid, celles-ci augmentent les coûts et peuvent affecter la saveur du produit final. Jiang et ses collègues se sont donc concentrés sur la racine du problème pour commencer par travailler sur des pommes de terre qui ne soient pas affectées par la CIS.
« Nous avons identifié le gène spécifique responsable du CIS et, plus important encore, nous avons découvert l’élément régulateur qui l’active par temps froid », a expliqué Jiang, professeur à la MSU Research Foundation dans les départements de biologie végétale et d’horticulture.
« En étudiant comment ce gène s’active et se désactive, nous ouvrons la possibilité de développer des pommes de terre naturellement résistantes au CIS et, par conséquent, ne produiront pas de composés toxiques. »
En désactivant le gène de l’invertase vacuolaire de la pomme de terre, ou VInv, des chercheurs de la Michigan State University ont montré que faire frire des pommes de terre conservées à des températures froides peut donner lieu à des chips plus saines et plus attrayantes. Crédit : Adapté de Bhaskar, PB et al. Physiologie végétale, 2010, 154 (2), 939-948, https://doi.org/10.1104/pp.110.162545
Du laboratoire à la serre en passant par le sac de chips
Jiang, chercheur sur la pomme de terre depuis plus de 20 ans, a consacré sa carrière à résoudre cette énigme.
Pour surmonter l’un des problèmes les plus urgents de l’industrie de la pomme de terre, Jiang a commencé ses travaux visant à minimiser l’acrylamide dans les chips et les frites à l’Université du Wisconsin-Madison. Là-bas, Jiang et son équipe ont publié un article en 2010 identifiant un gène clé responsable du CIS de la pomme de terre. En passant à MSU en 2017, Jiang et son équipe ont travaillé pour identifier quels éléments de ce gène pourraient être modifiés pour arrêter le processus d’adoucissement induit par le froid.
L’équipe de recherche de Jiang, qui comprend des collaborateurs du campus de MSU ainsi que d’autres universités de recherche, a utilisé une combinaison d’analyse de l’expression génique, d’identification des protéines et de cartographie des amplificateurs pour identifier l’élément régulateur contrôlant le gène CIS.
« L’environnement et les installations de recherche collaborative de MSU, y compris le programme de sélection de pommes de terre de classe mondiale dirigé par Dave Douches, ont joué un rôle déterminant dans cette recherche », a déclaré Jiang. « Nos prochaines étapes consistent à utiliser ces connaissances pour créer des lignées de pommes de terre résistantes au CIS grâce à l’édition génétique ou à d’autres techniques de sélection dans les serres du Dr Douches. »
Les chercheurs cultivent des pommes de terre plus saines et plus faciles à grignoter dans la serre agronomique de la Michigan State University. Crédit : Paul Henderson/MSU
Responsable du programme de sélection et de génétique des pommes de terre de la MSU, Douches a mis en pratique une technique développée par Jiang pour arrêter le CIS grâce à l’édition génétique.
« Toutes nos installations sont sur le campus afin que les travaux de recherche puissent être effectués efficacement », a déclaré Douches. « Grâce à notre collaboration, nous avons pu produire une découverte qui ouvre la voie à des approches de modification génétique ciblées pour créer des variétés de pommes de terre résistantes au froid. »
Les avantages potentiels de cette recherche vont au-delà de l’amélioration de la qualité des snacks. La réduction de la formation d’acrylamide dans les pommes de terre pourrait avoir des implications sur d’autres féculents transformés. De plus, les pommes de terre résistantes au froid pourraient offrir une plus grande flexibilité en matière de stockage et de transport, réduisant potentiellement le gaspillage alimentaire et les coûts.
Jiang pense que les nouvelles pommes de terre résistantes à la CIS pourraient être disponibles dans le commerce dans un avenir proche.
« Cette découverte représente une avancée significative dans notre compréhension du développement de la pomme de terre et de ses implications sur la qualité des aliments et la santé », a déclaré Jiang. «Cela pourrait potentiellement affecter chaque sac de chips dans le monde.»
