Chloé Leroy
Une équipe dirigée par la chimiste du LMU Lena Daumann a démontré pour la première fois que les bactéries peuvent utiliser certains éléments radioactifs pour soutenir leur métabolisme.
En plus d’être un matériau utile dans toutes sortes de systems clés, les lanthanides sont importants pour les bactéries, qui utilisent les métaux des terres rares dans leur métabolisme. Il s’avère cependant qu’elles ne sont pas aussi irremplaçables qu’on le pensait auparavant, comme l’a démontré une équipe internationale et interdisciplinaire dirigée par le professeur Lena Daumann du Département de chimie du LMU : certaines bactéries peuvent utiliser les éléments radioactifs américium et curium au lieu des lanthanides – et même les préfèrent parfois.
Les bactéries qui utilisent les lanthanides sont répandues dans l’environnement. Ils appartiennent aux soi-disant méthylotrophes, qui peuvent utiliser le méthanol ou le méthane comme sources de carbone et d’énergie. Pour ce faire, ils absorbent les lanthanides et les incorporent dans une enzyme métabolique importante, une méthanol déshydrogénase dépendante des lanthanides. Les éléments américium et curium, membres des actinides radioactifs, sont très similaires aux lanthanides en ce qui concerne les propriétés chimiques clés telles que la taille et la cost. “Nous nous sommes donc demandé si les bactéries pouvaient utiliser des actinides à la location de leurs lanthanides essentiels”, explique Daumann.
Maintenant, les chercheurs ont démontré que c’est effectivement le cas. Ils ont réalisé une étude in vivo de deux souches bactériennes méthylotrophes en collaboration avec le Centre Helmholtz de Dresde-Rossendorf (HZDR). “Nous avons nourri les microbes de divers éléments et avons montré qu’ils incorporent de l’américium et du curium et se développent tout aussi bien avec ces éléments”, explique Daumann. Il est vital que les actinides aient le même état d’oxydation et soient de taille similaire aux lanthanides normalement utilisés, afin qu’ils s’inscrivent dans le centre actif de la méthanol déshydrogénase. Des études in vitro supplémentaires avec de la méthanol déshydrogénase isolée démontrent également que l’enzyme fonctionne avec les actinides et présente des activités similaires.
“Nous pourrions ainsi montrer pour la première fois que les organismes peuvent utiliser ces éléments radioactifs pour des processus vitaux”, souligne Daumann. Lorsque les bactéries se sont vu proposer un mélange de divers lanthanides et actinides, elles ont même préféré l’américium et le curium à certains lanthanides. La capacité des bactéries à incorporer des actinides radioactifs est également intéressante en ce qui concerne les applications potentielles : « Les bactéries méthylotrophes pourraient potentiellement être utilisées dans la bioremédiation ou dans la séparation et le recyclage des lanthanides et des actinides. De tels mélanges difficiles à séparer se trouvent souvent dans les déchets flamable nucléaire », dit Daumann.
