On sait depuis des décennies que certains organismes, principalement situés dans les profondeurs de la terre et sous l’eau, peuvent détruire les substances toxiques créées par de nombreuses industries. Ces microbes absorbant la pollution ont été utilisés pour traiter des problèmes tels que la contamination des eaux souterraines et la marée noire de Deepwater Horizon, selon un processus appelé bioremédiation. Mais la méthode n'a pas encore vraiment fonctionné - il a été difficile de reproduire suffisamment de ces organismes pour les traiter et les approfondir, et les scientifiques n'ont pas bien compris comment les organismes démantèlent ces produits chimiques complexes.
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Des chercheurs de l'Université de Manchester viennent cependant de découvrir que ces organismes microscopiques utilisent la vitamine B12 pour décomposer les sous-produits toxiques. Cette découverte pourrait bientôt déboucher sur de nouvelles techniques de nettoyage puissantes. Leur étude, récemment publiée dans la revue Nature, explique comment ils ont utilisé la cristallographie aux rayons X, un processus qui mesure la défraction des rayons X pour créer des images 3D détaillées des structures atomiques, être témoin du fonctionnement du processus dans les organismes pour la première fois.
En utilisant la cristallographie aux rayons X, les chercheurs ont montré que certains types de bactéries absorbent des organohalogénures toxiques à travers une fine fente résistante à l’eau (verte) et les contiennent dans une poche (violette) contenant de la vitamine B12, qui sépare les atomes d’halogène, réduisant ainsi toxicité neutralisante. (Science) (Science) Les organohalogénures (nommés pour leurs atomes d'halogène liés de manière covalente) sont de mauvais sous-produits de la fabrication d'éléments tels que des poêles à frire antiadhésives, des solvants de nettoyage à sec et des dégraissants industriels. Les volcans et les éclairs les émettent aussi en petites quantités. Certains organismes vivant dans le sol et épris de toxines «respirent» les molécules d'organohalogénures, séparant ainsi une partie ou la totalité des molécules d'halogène, de la même manière que les humains inhalent de l'oxygène et expulsent le dioxyde de carbone. Selon un article récent de Science, ces organismes laissent passer les toxines contenant des halogènes par une mince ouverture hydrofuge et les maintiennent dans une poche contenant un type spécifique de vitamine B12. ainsi que des enzymes qui catalysent le processus de réduction des halogènes. La vitamine B12 est la clé du processus car elle contient un atome de cobalt réactif qui rompt les liaisons carbone et halogène. Même lorsque le processus ne supprime pas toutes les toxines, il augmente encore la solubilité de la molécule, lui permettant de se disperser et de se décomposer plus rapidement. L'équipe affirme également avoir surmonté le défi de produire les organismes en grande quantité, en modifiant génétiquement d'autres organismes à croissance plus rapide afin de produire les enzymes clés responsables de la lutte contre la pollution.
David Leys, l'un des auteurs du document, travaille depuis 15 ans à la compréhension de ce processus de désintoxication. Les organismes, appelés collectivement déhalogénases réductrices, dit-il, se retrouvent souvent sur des sites contaminés par des halocarbures, tels que des étendues d’eau près d’usines produisant des produits chimiques industriels. Leys ajoute que certains de ces organismes contiennent plus de 35 enzymes réductrices d'halogènes différentes, ce qui signifie qu'il existe de nombreuses possibilités d'améliorer le processus de nettoyage des déchets toxiques, mais qu'il reste encore beaucoup à étudier.
"Nous pourrions commencer à essayer de prédire quels composés une combinaison [bactérie / bactérie] particulière peut utiliser à partir de la séquence du génome", explique Leys. Il a également déclaré que les connaissances acquises grâce à la recherche permettront aux scientifiques d’ingérer les organismes et leurs processus chimiques de manière à cibler des toxines synthétiques.
Outre l'amélioration du nettoyage des substances toxiques, cette percée devrait permettre de mieux détecter les organohalogénures dans les denrées alimentaires et dans l'environnement. Les systèmes de recherche d'halogène de la bactérie pourraient être couplés à un système qui produit une protéine verte fluorescente, créant un marqueur visible en présence des toxines. Vous pouvez également utiliser des électrodes pour surveiller les enzymes actives à la recherche de signaux spécifiques émis par les organismes en présence d'organohalogénures.
On ne sait pas exactement comment et quand ces nouvelles connaissances vont radicalement changer le processus de dépollution des polluants chimiques, car il reste encore beaucoup à faire. Mais savoir exactement comment fonctionne le processus devrait stimuler les progrès.
