L'enzyme PETase dégrade le polymère. © Juan Gärtner, Fotolia

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Bactéries dévoreuses de plastique : quelles solutions ?

Question/RéponseClassé sous :bactéries , champignon mangeur de plastique , déchet en plastique

De nombreux médias se sont récemment fait l'écho de la découverte d'une bactérie dévoreuse de plastique, tout au moins d'une des nombreuses variétés de plastique, le PET ou polytéréphtalate d'éthylène, issu du raffinage du pétrole. Non biodégradable contrairement aux récents « plastiques » à base d'amidon de maïs, son impact écologique est donc considérable, son recyclage étant difficile.

De rares espèces de champignons microscopiques, du genre Fusarium, étaient déjà connues pour être capables de dégrader le PET. Toutefois, les champignons microscopiques ont souvent une croissance assez lente (par rapport aux bactéries). Par ailleurs, la quantité de PET à éliminer (56 millions de tonnes de PET ont été produits dans le monde entier en 2013) nécessitera soit des micro-organismes consommateurs à croissance rapide, soit des micro-organismes produisant une molécule particulièrement efficace pour détruire le PET.

Photographie en microscopie électronique à balayage d’un fragment de PET dégradé par la bactérie dévoreuse de plastique. L’encadré montre l’aspect du PET avant dégradation, l’échelle est 0,5 mm. © sciencemag.org

Comment le PET, molécule artificielle issue de la chimie, peut-il être dégradé par des micro-organismes ?

Toute cellule a besoin pour sa croissance d'une source de carbone et d'une source d'énergie. Le carbone constitue le « squelette » de toutes les molécules organiques. L'énergie, elle, est extraite grâce à des réactions d'oxydation. Une seule et même molécule peut suffire pour apporter ces deux facteurs essentiels à la survie cellulaire, à condition toutefois pour la cellule de posséder l'arsenal enzymatique nécessaire pour assurer sa dégradation.

Certaines enzymes présentent une spécificité large de substrat, c'est-à-dire qu'une même enzyme peut transformer des molécules différentes (bien qu'ayant une parenté structurale). Ainsi, une molécule artificielle (comme le PET) peut présenter une structure suffisamment proche d'une molécule naturelle pour être transformée par une enzyme reconnaissant la molécule naturelle. Des mutations dans le gène codant cette enzyme peuvent permettre la production d'une enzyme reconnaissant plus spécifiquement la molécule artificielle, ici le PET.

Modification du site actif d'une enzyme. © SD, Futura

La bactérie Ideonella sakaiensis 201-F6 a été isolée en 2016 parmi des micro-organismes présents sur des débris de PET prélevés dans l'environnement, cette molécule représentant alors la principale source de carbone et d'énergie. Cette bactérie produit une première enzyme, nommée PETase, qui dégrade le polymère PET en molécule plus simple - monomère d'acide mono(2-hydroxyéthyl)-téréphtalique MHET -, laquelle est à son tour dégradée par une seconde enzyme.

Voie de dégradation enzymatique du PET chez la bactérie Ideonella sakaiensis 201-F6. © sciencemag.org

Reste maintenant à améliorer les performances de croissance de la bactérie et d'efficacité enzymatique de la PETase. Le travail de recherche et d'optimisation sera sûrement long avant une mise en œuvre de grande échelle, mais c'est une découverte prometteuse.

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