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En bref : cette bactérie électrique respire des métaux

Les bactéries Shewanella oneidensis peuvent au besoin respirer en utilisant des métaux plutôt que de l’oxygène, tout en produisant un courant électrique. On connaît désormais mieux les mécanismes membranaires autorisant les flux d’électrons. Cette découverte pourrait aider la filière des biobatteries. 

Les bactéries marines Shewanella oneidensis produisent un courant électrique en respirant. Elles peuvent en plus construire des réseaux de nanofilaments pour conduire leurs électrons à distance, par exemple vers des congénères en contact avec des métaux. © Pacific Northwest National Laboratory Les bactéries marines Shewanella oneidensis produisent un courant électrique en respirant. Elles peuvent en plus construire des réseaux de nanofilaments pour conduire leurs électrons à distance, par exemple vers des congénères en contact avec des métaux. © Pacific Northwest National Laboratory

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L’oxygène peut venir à manquer au sein des sédiments marins profonds, ce qui ne tracasse pas Shewanella oneidensis. Pour survivre en anaérobie, cette bactérie peut littéralement respirer des métaux. En d’autres termes, elle peut utiliser du fer ou du manganèse, par exemple, comme accepteur d’électrons. Ces éléments sont cependant présents dans le milieu extracellulaire, ce qui signifie que les bactéries doivent entrer en contact avec ces substrats pour transmettre leurs charges électriques au travers de leur membrane. Or, qui dit flux d’électrons dit courant électrique. Les S. oneidensis produisent donc de l’électricité lorsqu’elles respirent en absence d’oxygène. 

Les mécanismes impliqués dans le transit des charges au travers de la membrane plasmique sont méconnus, mais deux théories se détachent du lot. Le transfert des électrons peut soit directement se faire par le biais de protéines membranaires, soit être réalisé par d’autres molécules pouvant traverser la bicouche phospholipidique. Selon des études antérieures, la première hypothèse semble être la bonne. Trois protéines ont même été identifiées. Problème : des tests menés par la suite sur l’une d’elles, MtrC, ont montré que son action n’était pas suffisamment rapide, et donc que la bactérie ne pouvait pas respirer grâce à elle. 

Probablement pas convaincu par ce résultat, Liang Shi du Pacific Northwest National Laboratory (États-Unis) a créé, avec l’aide de ses collaborateurs, une cellule artificielle composée d’une membrane lipidique incorporant les trois protéines incriminées par le passé, dont MtrC. Cette structure a ensuite été remplie avec une substance donneuse d’électrons, puis mise en contact avec un métal, le tout en absence d’oxygène. Un flux d’électrons un million de fois plus rapide que ce que suggéraient les précédents résultats a alors été mis en évidence, selon l’article paru dans la revue Pnas. Le métabolisme autorisant la respiration anaérobie de S. oneidensis se dévoile donc. Cette découverte pourrait à terme permettre le développement de nouvelles biobatteries, c'est-à-dire des piles à bactéries...


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