Des chercheurs ont génétiquement modifié un micro-organisme marin pour décomposer le plastique présent dans l’eau salée. Plus précisément, le micro-organisme modifié peut décomposer le polyéthylène téréphtalate (PET), un plastique utilisé dans tout, des bouteilles d’eau aux vêtements, et qui contribue de manière significative à la pollution microplastique des océans.
«C'est passionnant car nous devons lutter contre la pollution plastique dans les environnements marins», déclare Nathan Crook, auteur correspondant d'un article sur les travaux et professeur de génie chimique et biomoléculaire à la North Carolina State University.
«Une option consiste à retirer le plastique de l’eau et à le mettre dans une décharge, mais cela pose également des défis. Ce serait mieux si nous pouvions décomposer ces plastiques en produits réutilisables. Pour que cela fonctionne, vous avez besoin d’un moyen peu coûteux de décomposer le plastique. Notre travail ici constitue un grand pas dans cette direction.»
Pour relever ce défi, les chercheurs ont travaillé avec deux espèces de bactéries. La première bactérie, Vibrio natriegens, prospère dans l'eau salée et est remarquable, en partie, parce qu'elle se reproduit très rapidement. La deuxième bactérie, Ideonella sakaiensis, est remarquable car elle produit des enzymes qui lui permettent de décomposer le PET et de le manger.
Les chercheurs ont prélevé l'ADN de I. sakaiensis, responsable de la production des enzymes qui décomposent le plastique, et ont incorporé cette séquence génétique dans un plasmide. Les plasmides sont des séquences génétiques qui peuvent se répliquer dans une cellule, indépendamment du chromosome de la cellule. En d’autres termes, vous pouvez introduire un plasmide dans une cellule étrangère, et cette cellule exécutera les instructions contenues dans l’ADN du plasmide. Et c’est exactement ce que les chercheurs ont fait ici.
En introduisant le plasmide contenant les gènes de I. sakaiensis dans la bactérie V. natriegens, les chercheurs ont pu amener V. natriegens à produire les enzymes souhaitées à la surface de leurs cellules. Les chercheurs ont ensuite démontré que V. natriegens était capable de décomposer le PET dans un environnement d'eau salée à température ambiante.
«C'est scientifiquement passionnant car c'est la première fois que quelqu'un rapporte avoir réussi à amener V. natriegens à exprimer des enzymes étrangères à la surface de ses cellules», explique Crook.
«D'un point de vue pratique, il s'agit également du premier micri-organisme génétiquement modifié que nous connaissons capable de décomposer les microplastiques de PET dans l'eau salée», explique Tianyu Li, premier auteur de l'article et titulaire d'un doctorat. étudiant à NC State Univeristy. «C'est important, car il n'est pas économiquement réalisable d'éliminer les plastiques de l'océan et de rincer les sels à haute concentration avant de commencer tout processus lié à la décomposition du plastique.»
«Cependant, même s'il s'agit d'une première étape importante, il reste encore trois obstacles importants», explique Crook. «Premièrement, nous aimerions incorporer l'ADN de I. sakaiensis directement dans le génome de V. natriegens, ce qui ferait de la production d'enzymes dégradant le plastique une caractéristique plus stable des organismes modifiés. Deuxièmement, nous devons modifier davantage V. natriegens afin qu'il soit capable de se nourrir des sous-produits qu'il produit lors de la décomposition du PET. Enfin, nous devons modifier V. natriegens pour produire un produit final souhaitable à partir du PET, comme une molécule qui constitue une matière première utile pour l'industrie chimique.
«Honnêtement, ce troisième défi est le plus simple des trois», déclare Crook. «La décomposition du PET dans l'eau salée a été la partie la plus difficile.»
«Nous sommes également disposés à discuter avec des groupes industriels pour en savoir plus sur les molécules qui seraient les plus souhaitables pour que nous puissions les produire avec V. natriegens», a dit Crook. «Étant donné la gamme de molécules que nous pouvons inciter les bactéries à produire et l’échelle de production potentiellement vaste, pour quelles molécules l’industrie pourrait-elle constituer un marché ?
L’article original qui s’intitule «Breakdown of PET microplastics under saltwater conditions using engineered Vibrio natriegens» a été publié dans AIChE Journal.
Crédit photo Naja Bertolt Jensen.
NB : Merci à André Heitz d’avoir fourni l’information sur son blog avec cet article, Des bactéries génétiquement modifiées pour lutter contre la pollution des océans en décomposant les plastiques dans l'eau salée.
