Chloé Moreau
L’oxyde nitrique (NO) est une molécule fascinante et polyvalente, importante pour tous les êtres vivants ainsi que pour l’environnement. Il est hautement réactif et toxique, les organismes l’utilisent comme molécule de signalisation, il appauvrit la couche d’ozone dans l’atmosphère de notre planète et c’est le précurseur du gaz à effet de serre oxyde nitreux (N2O). De plus, le NO pourrait avoir joué un rôle fondamental dans l’émergence et l’évolution de la vie sur Terre, car il était disponible en tant qu’oxydant à haute énergie bien avant l’existence de l’oxygène.
Ainsi, malgré sa toxicité, il est parfaitement logique que les microbes utilisent le NO pour se développer. Cependant, les recherches sur le sujet sont rares et, à ce jour, les microbes qui s’y développent n’ont pas été cultivés. Cela a maintenant changé, comme l’ont rapporté des scientifiques autour de Paloma Garrido Amador et Boran Kartal de l’Institut Max Planck de microbiologie marine à Brême, en Allemagne, dans la revue Mother nature Microbiology. Ils ont réussi à enrichir deux espèces encore inconnues de micro-organismes poussant sur le NO dans des bioréacteurs et à révéler des aspects passionnants de leur mode de vie.
Du réservoir d’eaux usées au bioréacteur
L’étude a débuté par une visite à la station d’épuration de Brême. “Nous avons récupéré les boues de leur réservoir de dénitrification”, raconte Garrido Amador. “De retour dans notre laboratoire, nous avons ajouté la boue à l’un de nos bioréacteurs et nous avons commencé l’incubation en l’alimentant avec du NO.” Les bioréacteurs sont conçus et optimisés pour faire pousser des micro-organismes dans des circumstances contrôlées, qui imitent étroitement leur environnement naturel. Cependant, cette configuration de bioréacteur était très difficile, rapporte Garrido Amador : “Parce que le NO est toxique, nous avions besoin d’un équipement spécial et devions faire très interest lors de leur manipulation pour notre propre sécurité. Néanmoins, nous avons réussi à maintenir les cultures en croissance pendant plus de quatre ans maintenant – et ils sont toujours heureux et en bonne santé ! ”
Deux nouveaux micro-organismes
Les problems de vie dans le bioréacteur favorisaient donc les micro-organismes qui pouvaient survivre et se développer en anaérobiose avec le NO. “Finalement, deux espèces auparavant inconnues se sont avérées dominer la tradition”, explique Boran Kartal, chef de groupe du groupe de recherche sur la physiologie microbienne de l’Institut Max Planck de Brême. “Nous les avons nommés Nitricoxidivorans perserverans et Nitricoxidireducens bremensis.” Garrido Amador ajoute : « À partir de seulement deux micro-organismes se développant sur le NO, nous avons acquis des informations précieuses sur la croissance des micro-organismes non modèles, en particulier les réducteurs de NO. Certaines de nos observations nous ont montré que ces microbes ne se conformaient pas à la façon dont les organismes modèles — les organismes qui sont facilement cultivés et donc largement étudiés – se comportent et ont montré les limites des prédictions métaboliques basées uniquement sur des analyses du génome.”
Worth dans l’environnement et programs pour l’élimination des déchets
“Actuellement, nous savons peu de choses sur la contribution des micro-organismes qui se développent sur le NO au cycle de l’azote dans les environnements naturels et artificiels”, explique Kartal. “Néanmoins, nous pouvons supposer que ces micro-organismes pourraient potentiellement se nourrir de NO et de N2O libérés par d’autres micro-organismes tout en éliminant le anxiety nitrosatif et en minimisant l’émission de ces gaz actifs sur le climat dans l’atmosphère.”
Les micro-organismes enrichis ont converti le NO en diazote (N2) très efficacement. “Il n’y avait pratiquement aucune émission de protoxyde d’azote, un gaz à effet de serre”, ajoute Kartal. Ce dernier – la seule output de N2 – est particulièrement pertinent pour l’application : de nombreux autres micro-organismes convertissent le NO en oxyde nitreux, qui est un puissant gaz à effet de serre. N2, en revanche, est inoffensif. Ainsi, chaque molécule de NO qui est transformée en N2 au lieu d’oxyde nitreux est une molécule de moins qui contribue au changement climatique.
Dans une prochaine étape, les chercheurs de Max Planck cultivent d’autres micro-organismes respirant le NO à l’aide d’échantillons provenant d’environnements naturels et artificiels. “La tradition et l’enrichissement d’autres micro-organismes respirant le NO aideront à élucider l’évolution des voies de réduction des N-oxydes et des enzymes impliquées. Cela permettra également de déchiffrer le rôle du NO dans les processus connus et encore inconnus du cycle de l’azote et son great importance dans les environnements naturels et artificiels où ces processus ont lieu », conclut Garrido Amador.
