Transformer les bactéries en usines de bioplastiques
Les biologistes trouvent de nouveaux moyens d'encourager le pouvoir de production de plastique des microbes violets
Dans un monde envahi par les Plastiques à base de pétrole, les scientifiques recherchent des alternatives plus durables, plus biodégradables et beaucoup moins toxiques pour l'environnement.
Dans un monde envahi par les plastiques à base de pétrole, les scientifiques recherchent des alternatives plus durables, plus biodégradables et beaucoup moins toxiques pour l'environnement. Deux nouvelles études menées par des biologistes de l'université de Washington mettent en lumière une source potentielle de matériaux susceptibles de changer la donne : des bactéries violettes qui, avec un peu d'encouragement, peuvent agir comme des usines microscopiques de bioplastiques.
Joe Angeles / WashU
Deux nouvelles études menées par des biologistes de l'université de Washington à Saint-Louis mettent en lumière une source potentielle de matériaux qui changent la donne : des bactéries violettes qui, avec un peu d'encouragement, peuvent agir comme des usines microscopiques de bioplastiques.
Une étude menée par Eric Conners, étudiant diplômé, a révélé que deux espèces relativement obscures de bactéries violettes sont capables de produire des polyhydroxyalcanoates (PHA), des polymères naturels qui peuvent être purifiés pour fabriquer du plastique.
Une autre étude dirigée par Tahina Ranaivoarisoa, responsable du laboratoire de recherche, a montré que le génie génétique pouvait amener une espèce de bactérie violette bien étudiée mais notoirement têtue à augmenter considérablement sa production de PHA.
Conners et Ranaivoarisoa travaillent dans le laboratoire d'Arpita Bose, professeur agrégé de biologie aux Arts et Sciences et auteur correspondant des nouvelles études. "La demande mondiale de bioplastiques est énorme", a déclaré Bose. "Ils peuvent être produits sans ajouter deCO2 à l'atmosphère et sont entièrement biodégradables. Ces deux études montrent l'importance d'adopter des approches multiples pour trouver de nouveaux moyens de produire ce matériau précieux."
Les bactéries pourpres constituent un groupe particulier de microbes aquatiques réputés pour leur adaptabilité et leur capacité à créer des composés utiles à partir d'ingrédients simples. Comme les plantes vertes et certaines autres bactéries, elles peuvent transformer le dioxyde de carbone en nourriture en utilisant l'énergie du soleil. Mais au lieu de la chlorophylle verte, elles utilisent d'autres pigments pour capter la lumière du soleil.
Les bactéries produisent naturellement des PHA et d'autres éléments constitutifs des bioplastiques pour stocker le carbone supplémentaire. Dans les bonnes conditions, elles peuvent continuer à produire ces polymères indéfiniment.
Comme le rapportent cette semaine les biologistes de l'Université de Washington dans la revue Microbial Biotechnology, deux espèces peu connues de bactéries violettes du genre Rhodomicrobium ont fait preuve d'une volonté remarquable de produire des polymères, en particulier lorsqu'elles sont alimentées par de petites quantités d'électricité et nourries d'azote. "Cela vaut la peine de s'intéresser à des bactéries que nous n'avons pas encore étudiées", a déclaré M. Conners. "Nous sommes loin d'avoir exploité leur potentiel.
Les bactériesRhodomicrobium ont des propriétés inhabituelles qui font d'elles des candidates intrigantes pour devenir des usines naturelles de bioplastique. "Il s'agit d'une bactérie unique, très différente des autres bactéries violettes", explique M. Conners. Alors que certaines espèces flottent dans les cultures sous forme de cellules individuelles, ce genre particulier forme des réseaux interconnectés qui semblent particulièrement bien équipés pour produire des PHA.
D'autres types de bactéries peuvent également produire des polymères bioplastiques avec un peu d'aide. Comme l'indique la revue Applied and Environmental Microbiology, les chercheurs de l'université de Washington ont eu recours au génie génétique pour obtenir des niveaux impressionnants de PHA de Rhodopseudomonas palustris TIE-1, une espèce bien étudiée qui rechigne généralement à produire des polymères. "TIE-1 est un excellent organisme à étudier, mais il n'a jamais été le meilleur pour produire des PHA", a déclaré Ranaivoarisoa.
Plusieurs modifications génétiques ont permis d'augmenter la production de PHA, mais une approche s'est avérée particulièrement efficace. Les chercheurs ont obtenu des résultats impressionnants en insérant un gène qui augmente l'enzyme naturelle RuBisCO, le catalyseur qui aide les plantes et les bactéries à capturer le carbone de l'air et de l'eau. Avec l'aide de cette enzyme surpuissante, les bactéries habituellement léthargiques se sont transformées en véritables centrales à PHA. Les chercheurs ont bon espoir qu'une approche similaire soit possible avec d'autres bactéries capables de produire des niveaux encore plus élevés de bioplastiques.
Dans un avenir proche, Bose prévoit d'examiner de plus près la qualité et les utilisations possibles des polymères produits dans son laboratoire. "Nous espérons que ces bioplastiques apporteront de vraies solutions à l'avenir.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Eric M. Conners, Karthikeyan Rengasamy, Tahina Ranaivoarisoa, Arpita Bose; "The phototrophic purple non-sulfur bacteria Rhodomicrobium spp. are novel chassis for bioplastic production"; Microbial Biotechnology, 2024
Tahina Onina Ranaivoarisoa et al. "Overexpression of RuBisCO form I and II genes in Rhodopseudomonas palustris TIE-1 augments polyhydroxyalkanoate production heterotrophically and autotrophically"; Applied and Environmental Microbiology, 2024
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