Découverte d’une source inattendue de méthane

Les chercheurs rapportent la découverte d’une source inattendue de méthane via un sous-produit fabriqué par des bactéries.


Les chercheurs rapportent la découverte d'une source inattendue de méthane via un sous-produit fabriqué par des bactéries.

Les bactéries fixatrices d’azote sont les principaux moyens par lesquels l’azote gazeux dans l’air est transformé en une forme utilisée par les plantes et les animaux. Environ 10 % de ces microorganismes, fixant l’azote, contiennent le code génétique nécessaire à la fabrication d’une enzyme de réserve, appelée fer-nitrogénase (iron-only nitrogenase), pour effectuer leur tâche.

Une nouvelle source de méthane dans l’environnement

Des recherches récentes révèlent que cette enzyme permet à ces micro-organismes de convertir l’azote gazeux en ammoniac et le dioxyde de carbone en méthane. L’ammoniac est le produit principal tandis que le méthane est seulement un sous-produit. Cette voie enzymatique était inconnue jusqu’à présent pour la production biologique naturelle de méthane.

Les résultats sont publiés dans Nature Microbiology. L’auteure senior est Caroline Harwood de l’Université de Washington et l’auteure principale est Yanning Zheng une étudiante postdoctorale dans son laboratoire. Le méthane est un puissant gaz à effet de serre et c’est pourquoi il est important de prendre en compte toutes ses sources selon Harwood.

En plus d’être libéré par les combustibles fossiles, le méthane provient également de l’activité microbienne. En une seule année, les micro-organismes, dont beaucoup vivent dans l’océan et dans les marécages en décomposition, forment et consomment au moins un milliard de tonnes de méthane. Les archées, formes de vie unicellulaires qui tendent à aimer les environnements difficiles, sont les principaux générateurs de méthane. Pour ce faire, elles utilisent des voies chimiques complexes dont certaines ont déjà été documentées par des scientifiques.

Outre sa signification écologique, une meilleure compréhension des différentes façons dont les micro-organismes fabriquent le méthane est médicalement importante. La production de méthane peut jouer un rôle dans les interactions dans les communautés microbiennes qui peuplent les humains et les animaux. Le méthane dans l’intestin, par exemple, est suspecté de contribuer à certains troubles digestifs.

Même si la nitrogénase à base de fer a été identifiée il y a plusieurs décennies, les scientifiques n’avaient pas encore remarqué qu’elle pouvait aussi être utilisée par certains micro-organismes pour la production de méthane. C’était une enzyme négligée selon Zheng.

Cette production de méthane est présente dans plusieurs bactéries

Son équipe étudie une bactérie, Rhodopseudomonas palustris, qui peut acquérir son énergie à partir de diverses réactions. Pourtant, les chercheurs ne s’attendaient pas à ce que le méthane qu’ils cherchaient soit généré par la nitrogénase de fer dans cet organisme. Il y a désormais des preuves récentes que la nitrogénase de fer est active dans les microbes et dans davantage de conditions que nous le pensions auparavant selon Zheng.

Pour s’assurer que cette voie génératrice de méthane n’était pas exclusive à Rhodopseudomonas palustris, ils ont testé des capacités similaires chez trois autres espèces bactériennes fixatrices d’azote qui ont une nitrogénase de fer. Ils ont également examiné des données qui ont montré que les gènes de la nitrogénase de fer ont été détectés dans un certain nombre de micro-organismes physiologiquement divers qui varie également dans les conditions dans lesquelles ils survivent.

Ils ont également appris que la capacité de Rhodopseudomonas palustris à produire une infime quantité de méthane permettait à une autre bactérie, utilisant du méthane, de se développer dans la même culture de laboratoire. Il est probable selon les chercheurs que de telles interactions se produisent dans la nature et soutiennent les activités des bactéries oxydant le méthane. Cette forme de production de méthane pourrait aider à façonner les interactions de la communauté microbienne dans les sédiments marins, dans le sol et dans les microbiomes vivant chez les humains et les animaux.

Source : Nature Microbiology (http://dx.doi.org/10.1038/s41564-017-0091-5)

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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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