Une étude, dont les résultats ont été publiés dans la revue Nature Materials, a permis de stimuler l’absorption d’énergie lumineuse de plantes au moyen de nanotubes de carbone.

Grâce aux chloroplastes, les plantes produisent de l’énergie par photosynthèse. Celle-ci s'effectue en deux étapes: en premier lieu, «des pigments comme la chlorophylle absorbent les radiations lumineuses, ce qui excite des électrons qui se déplacent dans les membranes du chloroplaste», puis, en second lieu, la plante utilise «cette énergie électrique pour la fabrication de sucres».

Comme «les chloroplastes n’utilisent qu’une partie des radiations du soleil, dans la lumière visible» et «comme des nanotubes de carbone peuvent absorber la lumière dans l’ultraviolet, le visible et le proche infrarouge», ces nanotubes de carbone ont servi, grâce à une technique adaptée, d'antennes artificielles «pour capter des longueurs d’onde habituellement inutilisées par les chloroplastes».

Il est tout d'abord apparu «que les nanotubes de carbone s’inséraient dans des chloroplastes en s’assemblant spontanément» (ce mouvement des nanotubes «à travers les membranes du chloroplaste se ferait grâce à des mécanismes passifs, par diffusion et par une réaction de surface spontanée»).

La stimulation de l'activité photosynthétique des chloroplastes a pu être mesurée: ainsi, «le transport des électrons a augmenté de 49 % grâce aux nanotubes», tandis que «des feuilles infiltrées avec des solutions de nanotubes à 2,5 et 5 mg/l ont vu des augmentations du transport des électrons de 27 % et 31 %». Il en résulte que les nanotubes de carbone sont bien «capables de stimuler la conversion de l’énergie solaire par les chloroplastes, in vivo et ex vivo».

En outre, ces nanomatériaux «permettent de limiter les dommages dus aux radicaux libres», car alors que «les chloroplastes isolés de plantes peuvent réaliser la photosynthèse ex vivo», mais «arrêtent de fonctionner au bout de quelques heures à cause des dommages occasionnés par la lumière et l’oxygène», les plantes «sont capables de les réparer», ce que ne peuvent faire des chloroplastes seuls («des nanoparticules antioxydantes peuvent capturer les radicaux libres et donc augmenter la productivité des chloroplastes».

Les plantes apparaissent ainsi comme une plateforme technologique à fort potentiel, puisqu'il a été montré que la plante pouvait être transformée «grâce à des nanomatériaux pour détecter le monoxyde d'azote (NO), un polluant produit par la combustion». Il en découle que l'adaptation de «ces détecteurs minuscules à d'autres cibles», pourrait permettre de suivre différentes pollutions environnementales.