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.
