Les Clams Géants : Une Source d’Inspiration pour des Bioreacteurs Efficaces

Dans les récifs tropicaux peu profonds de Palau, se trouvent des clams géants du genre Tridacna, qui, à première vue, semblent ordinaires malgré leur taille imposante. Cependant, en examinant de plus près leurs intérieurs ondulés, on découvre une chair d’un bleu éclatant, abritant ce que des recherches récentes révèlent être des panneaux solaires d’une efficacité inégalée.

Une Découverte Étonnante

Alison Sweeney, biophysicienne à l’Université de Yale et co-auteur de l’étude, a été intriguée par le phénomène de l’iridescence des clams. Dans des travaux antérieurs, elle et son équipe ont constaté que, malgré leur éclat, ces animaux ne réfléchissent qu’environ 5 % de la lumière solaire qui les frappe.

La majorité de la lumière entrante est absorbée et dirigée vers les algues photosynthétiques que les clams cultivent à l’intérieur de leur corps pour se nourrir. Avec un taux d’absorption d’environ 95 %, ces clams possèdent une base solide pour la photosynthèse, surtout en comparaison avec les forêts terrestres comme l’Amazonie, qui réfléchissent beaucoup plus de lumière, diminuant ainsi leur efficacité photosynthétique.

Une Structure Organisée

Les chercheurs ont également découvert que des cellules spécialisées, appelées iridocytes, tapissent la surface de la mante des clams. Ces cellules contiennent des empilements de plaquettes protéiques transparentes qui diffusent la lumière tout en la dirigeant plus profondément à l’intérieur du clam. Dans une étude récente publiée dans PRX Energy, Sweeney et son équipe ont examiné l’agencement des algues symbiotiques, qui se trouvent dans de petits tubes modifiés s’étendant du système digestif.

Contrairement à la distribution aléatoire des mécanismes photosynthétiques dans une feuille, les algues des clams forment un motif ordonné, disposées en colonnes fines qui s’étendent des iridocytes jusqu’à la chair. Sweeney compare ce processus à un champ agricole, où les clams « plantent » leurs algues. De plus, ces algues peuvent se déplacer entre les clams par le biais de pellets de déjection.

Une Efficacité Remarquable

En modélisant ce système, l’équipe de Sweeney a calculé que l’efficacité théorique lors de la première étape de la photosynthèse, où la chlorophylle absorbe un photon, atteint 43 %, soit plus du double de l’efficacité des panneaux solaires actuels et trois fois celle d’une feuille tropicale. Cependant, des mesures antérieures avaient estimé l’efficacité photosynthétique de ces clams à plus de 60 %. Les chercheurs ont résolu cette divergence en tenant compte d’un comportement particulier des clams : il semble qu’ils gonflent et dégonflent leur mante tout au long de la journée, optimisant ainsi leur exposition au soleil, atteignant ainsi une efficacité modélisée de 67 %.

Des Parallèles Étonnants

Intrigués, les chercheurs ont cherché d’autres systèmes photosynthétiques qui réfléchissent peu de lumière et ont étudié des photos satellites de vieilles forêts d’épicéas. Sweeney a remarqué une ressemblance frappante avec les vues microscopiques des tissus de clam. Les iridocytes des clams, qui dispersent la lumière vers les algues, rappellent comment les nuages et le brouillard dans ces forêts dispersent la lumière vers les arbres individuels, chacun agissant comme un empilement d’algues.

Vers de Nouvelles Innovations

Sweeney espère que ces découvertes pourront inspirer la conception de bioreacteurs alimentés par des algues, illustrant comment les solutions créatives de l’évolution peuvent offrir des pistes pour relever des défis technologiques. Gabriela Schlau-Cohen, chimiste physique au Massachusetts Institute of Technology, souligne que des études fondamentales sur les systèmes biologiques peuvent générer de nouvelles idées et stratégies applicables dans des domaines inattendus, surtout face à l’ampleur de la crise énergétique actuelle.

Pour Sweeney, cela signifie explorer le monde naturel au-delà des frontières familières. Ayant grandi dans le Midwest américain, elle réalise que sa compréhension de la photosynthèse, basée sur les forêts caduques et les champs de maïs, est limitée. « Ces bivalves apparemment insignifiants sont en réalité des sources de solutions intelligentes », conclut-elle.