Découverte : la clé pour des chips de pomme de terre plus savoureuses et plus saines

Chips de pommes de terre

Des scientifiques ont découvert un mécanisme pour prévenir le noircissement et les risques pour la santé des pommes de terre stockées au froid, une avancée promettant des en-cas plus sains et plus savoureux, et abordant les défis d’un marché d’une valeur de plusieurs milliards de dollars. Leur travail, révélant un gène responsable de l’édulcorant induit par le froid (EIC), pourrait conduire à de nouvelles variétés de pommes de terre qui évitent la formation d’acrylamide, bénéficiant ainsi à l’industrie des en-cas et réduisant potentiellement le gaspillage alimentaire et les coûts.

Les chercheurs de l’Université d’État du Michigan ont découvert une méthode pour diminuer les niveaux d’un carcinogène généré lors de la friture de tubercules stockés dans des conditions froides.

Une équipe de scientifiques dirigée par les professeurs de l’Université d’État du Michigan Jiming Jiang et David Douches a découvert un mécanisme clé derrière le noircissement et les problèmes potentiels de santé associés aux pommes de terre stockées au froid.

Leurs découvertes, publiées dans la revue The Plant Cell, laissent entrevoir le développement de variétés de pommes de terre qui pourraient être stockées à des températures froides et permettre d’obtenir des chips et des frites plus saines et plus savoureuses.

Ces en-cas ont une valeur de plusieurs milliards de dollars aux Etats-Unis. Dans le Michigan, principal producteur de pommes de terre pour les chips, l’industrie de la pomme de terre est évaluée à 240 millions de dollars par an.

Jiming Jiang et David Douches

Les chercheurs de l’Université d’État du Michigan, David Douches (à gauche) et Jiming Jiang (à droite), travaillent avec des plants de pommes de terre dans la serre de la ferme d’agronomie de l’Université d’État du Michigan. Crédit : Paul Henderson/MSU

Mais les agriculteurs ne peuvent pas cultiver des cultures toute l’année et les fabricants d’en-cas ont besoin d’un approvisionnement constant en pommes de terre fraîches pour répondre à leurs besoins. La conservation des pommes de terre au froid assure aux producteurs de chips et de frites un approvisionnement constant, mais les basses températures déclenchent également un processus appelé édulcorant induit par le froid, ou EIC, qui transforme les amidons en sucres.

Le traitement des tubercules chargés de sucres donne des frites et des chips foncées. Cela génère également de l’acrylamide, un composé cancérigène formé lors du traitement à haute température, qui a été lié à des problèmes de santé, notamment un risque accru de cancer.

Bien qu’il existe des techniques pour réduire les sucres dans les pommes de terre stockées au froid, cela augmente les coûts et peut affecter la saveur du produit final. Ainsi, Jiang et ses collègues se sont concentrés sur la racine du problème pour travailler vers des pommes de terre qui ne sont pas affectées par l’EIC, en premier lieu.

« Nous avons identifié le gène spécifique responsable de l’EIC et, plus important encore, nous avons découvert l’élément régulateur qui l’active à basse température », a expliqué Jiang, professeur de la MSU Research Foundation dans les départements de biologie végétale et d’horticulture.

« En étudiant la manière dont ce gène s’active et se désactive, nous ouvrons la possibilité de développer des pommes de terre naturellement résistantes à l’EIC et, par conséquent, qui ne produiront pas de composés toxiques. »

Graphique des pommes de terre frites

En désactivant le gène invertase vacuolaire de la pomme de terre, ou VInv, les chercheurs de l’Université d’État du Michigan ont montré que la friture de pommes de terre stockées à basse température peut entraîner la création de chips plus sains et plus attrayants. Crédit : Adapté de Bhaskar, P.B., et al. Plant Physiology, 2010, 154 (2), 939–948, https://doi.org/10.1104/pp.110.162545

De laboratoire, à la serre, jusqu’au sachet de chips

Jiang, chercheur spécialisé dans les pommes 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 à travailler sur la minimisation de l’acrylamide dans les chips et frites de pommes de terre à l’Université du Wisconsin-Madison. Là-bas, Jiang et son équipe ont publié un article en 2010 identifiant un gène clé responsable de l’EIC. En déménageant à la MSU en 2017, Jiang et son équipe ont travaillé pour déterminer quels éléments de ce gène pourraient être modifiés pour arrêter le processus d’édulcorant induit par le froid.

L’équipe de recherche de Jiang, qui comprend des collaborateurs de tout le campus de la MSU ainsi que d’autres universités de recherche, a utilisé une combinaison d’analyse d’expression génique, d’identification de protéines et de cartographie d’activateurs pour identifier l’élément régulateur contrôlant le gène EIC.

« L’environnement de recherche collaboratif de la MSU et les installations, y compris le programme de sélection de pommes de terre de classe mondiale dirigé par Dave Douches, ont été essentiels pour cette recherche », a déclaré Jiang. « Nos prochaines étapes impliquent d’utiliser ses connaissances pour créer des lignées de pommes de terre résistantes à l’EIC par édition génique ou d’autres techniques de sélection dans les serres du Dr Douches. »

Plants de pommes de terre en serre agronomique

Des chercheurs cultivent des pommes de terre plus saines et plus faciles à grignoter dans la serre de la ferme d’agronomie de l’Université d’État du Michigan. Crédit : Paul Henderson/MSU

Le 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 stopper l’EIC par édition génomique.

« Toutes nos installations sont sur le campus, donc le travail de recherche peut être fait de manière efficiente », a déclaré Douches. « Grâce à notre collaboration, nous avons pu produire une découverte qui ouvre la voie à des approches ciblées de modification génétique 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 en-cas. La réduction de la formation d’acrylamide dans les pommes de terre pourrait avoir des implications pour d’autres aliments amidonnés transformés. De plus, des pommes de terre résistantes au froid pourraient offrir une plus grande souplesse en matière de stockage et de transport, réduisant potentiellement le gaspillage alimentaire et les coûts.

Jiang pense que les nouvelles variétés de pommes de terre résistantes à l’EIC pourraient être disponibles commercialement dans un avenir proche.

« Cette découverte représente une avancée significative dans notre compréhension du développement de la pomme de terre et de ses implications pour la qualité des aliments et la santé », a déclaré Jiang. « Elle a le potentiel d’affecter chaque sac de chips de pommes de terre dans le monde. »

Référence : “Molecular dissection of an intronic enhancer governing cold-induced expression of the vacuolar invertase gene in potato” by Xiaobiao Zhu, Airu Chen, Nathaniel M Butler, Zixian Zeng, Haoyang Xin, Lixia Wang, Zhaoyan Lv, Dani Eshel, David S Douches and Jiming Jiang, 20 Février 2024, The Plant Cell.
DOI: 10.1093/plcell/koae050