Transformer des bactéries en productrices d’électricité

En utilisant des bactéries qui consomment des molécules de fer, les chercheurs ont réussi à les transformer en des générateurs d’électricité. La production est minimale, mais cela pourrait suffire pour des systèmes de traitement de l’eau.


En utilisant des bactéries qui consomment des molécules de fer, les chercheurs ont réussi à les transformer en des générateurs d'électricité. La production est minimale, mais cela pourrait suffire pour des systèmes de traitement de l'eau.
Un zoom sur une bactérie qui colonise une surface d'un électrode où elle collecte le courant - Crédit : Nathan D. Kirchhofer

Le monde bactérien possède des talents inhabituels, notamment celui de produire de l’. Dans la nature, une « électrogénique » génère de l’électricité avec son métabolisme et désormais, les chercheurs de l’université de Californie (UCSB) ont trouvé un moyen de conférer cette capacité à des non électrogéniques. Cette technique possède des applications pour une production d’électricité autonome et pour le traitement de l’eau selon les résultats publiés dans la revue Chem.

Le concept est de fermer le couvercle d’une citerne d’eau et qu’en donnant une électrode à la bactérie, elle pourra produire de l’électricité et nettoyer l’eau selon Zach Rengert, un étudiant diplômé en . La quantité d’électricité produite sera minimale, mais ce sera suffisant pour couvrir les couts du nettoyage de l’eau. La bactérie qui a inspiré cette étude, la Shewanella oneidensis MR-1, vit dans des environnements sans oxygène et elle peut respirer dans les minerais métalliques et les électrodes via des protéines conductrices dans ses membranes de cellule. La plupart des espèces de bactéries ne possèdent pas ces protéines et elles ne produisent pas le courant. En s’inspirant de ces membranes, l’équipe s’est demandé si on ne pouvait pas conférer cette à d’autres bactéries en utilisant un additif moléculaire biocompatible.

Les chercheurs ont développé une molécule appelée DFSO+ qui contient un atome de fer dans son noyau. Pour ajouter le DFSO+ à la bactérie, les chercheurs ont dissous une petite quantité de poudre rouillée et ils ont ajouté cette solution à la bactérie. En quelques minutes, la molécule synthétique s’est frayé un chemin dans les membranes de la cellule et elle a commencé à conduire l’électricité via son noyau de fer. Et étant donné que la forme de la molécule DFSO+ reflète la structure des membranes des cellules, elle s’est glissée facilement dans les membranes et elle y rester pendant des semaines. Cette approche nécessitera une amélioration pour avoir une production sur le long terme, mais ces premiers résultats sont encourageants.

Cette image en microscopie fluorescente montre les molécules DFSO+ sur la bactérie - Crédit : Zachary D. Rengert

Cette image en microscopie fluorescente montre les molécules DFSO+ sur la bactérie – Crédit : Zachary D. Rengert

Cette approche de modification chimique est plus abordable que la modification génétique des bactéries pour avoir le même résultat. La modification génétique possède des limitations et il faut beaucoup de temps pour réussir le processus. Les chercheurs ont surnommé la molécule DFSO+ comme une protéine prothétique parce que c’est une substance chimique, qui n’est pas une protéine qui fait la tâche propre à une protéine. C’est comme une prothèse de la jambe qui permet à quelqu’un de marcher alors que cette pièce ne fait pas partie de son corps. La compréhension sur comment une bactérie électrogénique consomme les combustibles organiques et utilise leur métabolisme pour produire de l’électricité pourrait permettre de créer de meilleures technologies afin de produire du courant à partir de mécanismes biologiques.

Source : Chem  (http://www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(17)30001-3)

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Jacqueline Charpentier

Ayant fait une formation en chimie, il est normal que je me sois retrouvée dans une entreprise d'emballage. Désormais, je publie sur des médias, des blogs et des magazines pour vulgariser l'actualité scientifique et celle de la santé.

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