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Deux nouvelles bactéries isolées de puits de pétrole

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Les gisements pétroliers hébergent de nombreuses populations bactériennes. Des microbiologistes de l'IRD et leurs partenaires, qui étudient ces écosystèmes particuliers, ont identifié, dans des puits de pétrole australiens et mexicains, deux nouvelles bactéries appartenant aux espèces consommatrices de nitrates. Or, aujourd'hui, un nombre croissant d'industriels recourent à l'injection de nitrates dans les gisements pétroliers, afin d'éviter les nuisances dues aux émissions de sulfures lors de l'exploitation. À l'IRD, les chercheurs étudient les différentes populations bactériennes capables d'utiliser les nitrates in situ et tentent d'évaluer l'impact de leur développement sur l'ensemble de la communauté microbienne. Les travaux engagés permettront également de décrire les potentialités métaboliques de nouvelles bactéries d'intérêt industriel, susceptibles d'intervenir dans la récupération des pétroles par la voie microbienne.

Garciella nitratireductens est issue d'un puits de pétrole mexicain (photo en microscopie électronique à balayage prise par José Sepùlveda, UAMI) (crédit : IRD/Olliver, Bernard)

Les puits de pétrole constituent le plus souvent des environnements extrêmes, dont les conditions physico-chimiques se révèlent a priori peu favorables au développement de la vie. Pourtant, ces milieux généralement pauvres en nitrates et peu oxygénés abritent une communauté riche et variée de microorganismes. Les bactéries réductrices de sulfates, les bactéries méthanogènes et les bactéries fermentaires sont les plus largement représentées et les mieux connues.

En revanche, peu de travaux ont été consacrés à la biologie et au rôle des bactéries consommatrices de nitrates (nitrato-réductrices). On sait cependant que certaines de ces bactéries possèdent également la capacité d'oxyder les sulfures. Ces composés, issus notamment de l'activité métabolique des bactéries sulfato-réductrices, s'avèrent dangereux pour l'environnement et corrosifs pour le matériel de forage. C'est dans l'objectif de limiter les dégagements de sulfures produits lors de l'exploitation des gisements que l'injection de nitrates est aujourd'hui pratiquée dans les puits pétroliers de certaines régions du monde. Grâce à l'apport de nitrates, des bactéries nitrato-réductrices initialement présentes en faible proportion dans les eaux de gisements pétroliers peuvent se multiplier et, ainsi, provoquer à la fois l'inhibition du développement des bactéries sulfato-réductrices et l'oxydation des sulfures produits par ces dernières.

Aujourd'hui, il reste à déterminer si ces apports de nitrates dans le milieu ne sont pas en mesure de favoriser la croissance de populations de microorganismes nitrato-réducteurs différentes de celles qui oxydent les sulfures, modifiant ainsi l'écologie microbienne des puits pétroliers. Afin d'apporter des éléments de réponse, les chercheurs de l'IRD étudient au laboratoire le métabolisme de nouvelles bactéries consommatrices de nitrates, en particulier celles capables d'oxyder les acides organiques. Ces derniers sont en effet souvent présents dans les eaux de gisements pétroliers.

En prospectant des puits de pétrole en Australie et au Mexique, les chercheurs et leurs partenaires dans ces pays ont ainsi pu isoler et identifier deux nouveaux genres bactériens consommateurs de nitrates, Petrobacter succinatimandens et Garciella nitratireductens, qui se distinguent par leurs activités métaboliques. La bactérie Petrobacter succinatimandens, extraite d'un puits de pétrole situé dans le Queensland, à l'Est de l'Australie, s'est révélée capable d'oxyder les acides organiques. Elle se caractérise par un métabolisme aérobie, ce qui signifie qu'elle se développe en présence d'oxygène. L'introduction accidentelle d'oxygène, via un apport d'eau extérieur au gisement (infiltrations d'eau de pluie, pratique courante d'injections d'eaux lors de l'extraction du pétrole) pourrait expliquer la présence de cette bactérie et son maintien dans un environnement anaérobie. En revanche, Garciella nitratireductens, isolée de plusieurs puits de pétrole du Golfe du Mexique, présente un métabolisme anaérobie, comme la plupart des microorganismes qui vivent dans ces milieux.

Ces travaux apportent des connaissances fondamentales sur les écosystèmes pétroliers et les microorganismes qui les peuplent. Ils offrent en particulier à l'industrie pétrolière les moyens de mieux appréhender la biodiversité des micro-organismes utilisateurs de nitrates dans les réservoirs et l'impact de leur métabolisme sur les cycles biogéochimiques de la matière, au sein de ces milieux. D'autres recherches ont par ailleurs été engagées afin d'identifier des bactéries d'intérêt industriel, propres aux environnements pétroliers, qui soient capables de favoriser la récupération assistée des pétroles par la voie microbienne (production d'acides, de gaz et de surfactants...).

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