Le métabolisme microbien électrifie les biotech, mais pas que…

Le métabolisme microbien électrifie les biotech, mais pas que…

Théodore Bouchez1 et Elie Le Quéméner2
1 Université Paris-Saclay, INRAE, PROSE, 92160, Antony, France

2 INRAE, Univ Montpellier, LBE, 102 avenue des Etangs, 11100, Narbonne, France

Le métabolisme fournit l’énergie nécessaire à toute activité cellulaire. Il consiste en un cortège de réactions d’oxydoréduction au cours desquelles des électrons issus d’un donneur d’électrons, communément appelé « substrat », sont transférés vers une succession d’intermédiaires biochimiques pour aboutir in fine sur un accepteur final d’électrons, comme par exemple le dioxygène dans le cas de la respiration aérobie. Une partie de l’énergie libérée au cours de ces transferts est utilisée pour produire des métabolites cellulaires (ATP, NADH, NADPH,…) qui constituent autant de « monnaies d’échanges énergétiques » permettant d’alimenter l’économie des processus cellulaires.

L’étude et la compréhension des phénomènes énergétiques associés aux transferts d’électrons est d’une importance cruciale pour les biotechnologues de la section Biotechnologie microbienne de la SFM. Ainsi, lors du Congrès 2021 à Nantes, la façon dont les contraintes énergétiques associés à ces phénomènes de transfert d’électrons permettent de sélectionner et d’assembler les populations microbiennes dans les procédés de biotechnologie environnementale à culture mixte, tels que les stations d’épuration d’eaux usées ou les unités de méthanisation de déchets, a été illustré au cours d’une session dédiée à la thermocinétique microbienne [1].

Le congrès Microbes 2022 à Montpellier a lui été l’occasion de découvrir une autre facette du métabolisme microbien. En effet, dans la nature, les microbes n’échangent pas seulement des électrons avec des molécules, mais aussi avec des surfaces ! C’est le cas par exemple de bactéries du genre Geobacter qui réduisent des précipités minéraux d’oxyde de fer ou de manganèse dans les sédiments [2]. Cette propriété métabolique a donné l’idée aux biotechnologues d’essayer d’interfacer ces microbes avec des électrodes, donnant naissance à de nouvelles technologies « électromicrobiennes » où des biofilms électroactifs sont exploités pour le traitement des eaux usées par exemple (Figure 1). La section biotech de la SFM a ainsi proposé une session spéciale dédiée à ces nouvelles technologies. Cette session a été l’occasion de découvrir les aspects fondamentaux des biofilms électro-actifs [3] aussi bien que diverses applications telles que le traitement d’effluents [4-6] ou la production de molécules à partir de CO2 et d’électrons [7].

Figure 1 : Biofilm electroactif développé au laboratoire à partir d’eaux usées sur une électrode de carbone (image de gauche) et observation en microscopie confocale après hybridation de sondes nucléiques fluorescentes spécifiques de différentes populations (image de droite) montrant des biofilms constitués de bactéries du genre Geobacter (en bleu) et d’autres microorganismes (en vert) autour de fibres de carbone.

Au-delà des biotechnologies, les recherches sur les microbes électro-actifs développées au cours de ces dernières années ont montré que la capacité à transférer des électrons extracellulaires est partagées par de nombreux microorganismes avec des métabolismes et des habitats variés [8]. L’omniprésence de cette capacité tient sans doute au fait que les transferts d’électrons entre microorganismes jouent un rôle important, mais actuellement sous-estimé, dans de nombreux écosystèmes microbiens. Il a ainsi été démontré que Listeria monocytogenes est capable de transférer des électrons via des flavines exogènes [9] et que cette capacité est cruciale pour une bonne colonisation de l’intestin d’un hôte. L’avancée des recherches en électromicrobiologie ouvre ainsi de nouvelles perspectives concernant l’étude des infections microbiennes, de la dynamique des communautés microbiennes dans l’intestin, mais aussi concernant la compréhension des interactions microbiennes dans divers environnements tels que les aliments, les sols ou les bioréacteurs.

Références

[1] New Energy-based modelling approaches for engineering microbiomes, Session du congrès SFM MICROBES 2021 à Nantes.
[2] Thamdrup, B. (2000). Bacterial Manganese and Iron Reduction in Aquatic Sediments. Advances in Microbial Ecology. B. Schink. Boston, MA, Springer US: 41-84.
[3] Investigation macro et micro échelle de la dynamique structurale et catalytique des biofilms microbiens électroactifs, Benjamin Erable (CNRS-LGC, Toulouse), congrès SFM MICROBES 2022.
[4] Halothermophilic microbial consortium selected for the bioelectrochemical treatment of saline textile effluents containing recalcitrant azo dyes, Sirine Saadaoui (CNRS-LGC, Toulouse), congrès SFM MICROBES 2022.
[5] Impact de la stratégie d’inoculation microbienne sur les performances long-terme de traitement d’eaux résiduaires urbaines par des systèmes bioélectrochimiques, Valentin Larzilliere (BRS, SUEZ, Le Vesinet) , congrès SFM MICROBES 2022.
[6] Performances de biofilms électromicrobiens pour l’abattement de la matière organique des eaux résiduaires en conditions hydrodynamiques contrôlées, Florent Bouchon (INRAE-PROSE, Antony), congrès SFM MICROBES 2022.
[7] Improvement of microbial electrosynthesis by pure homoacetogens using a low redox potential mediator, María Fernanda Pérez Bernal (INRAE-LBE, Narbonne) , congrès SFM MICROBES 2022.
[8] C. Koch and F. Harnisch, “Is there a Specific Ecological Niche for Electroactive Microorganisms ?,” ChemElectroChem, vol. 3, pp. 1282–1295, 2016, doi: 10.1002/celc.201600079.
[9] S. H. Light et al., “A flavin-based extracellular electron transfer mechanism in diverse Gram-positive bacteria,” Nature, vol. 562, no. 7725, pp. 140–144, 2018, doi: 10.1038/s41586-018-0498-z.
Partager cet Article
Avez-vous aimé cet article ?
1 0
29 Comments
  1. buy lipitor online cheap lipitor 20mg oral order lipitor 20mg online cheap

    Répondre
  2. order generic propecia forcan online buy buy fluconazole 100mg generic

    Répondre
  3. order cipro 1000mg generic – augmentin without prescription augmentin medication

    Répondre
  4. ciplox 500mg price – chloromycetin price erythromycin tablet

    Répondre
  5. stromectol buy – buy aczone no prescription order tetracycline 250mg sale

    Répondre
  6. generic stromectol – order cefixime 100mg generic buy sumycin 500mg generic

    Répondre
  7. order generic ampicillin buy penicillin without prescription oral amoxicillin

    Répondre
  8. furosemide for sale – purchase coumadin pill buy cheap generic captopril

    Répondre
  9. purchase metformin generic – buy combivir generic lincocin 500mg over the counter

    Répondre
  10. buy retrovir pills – purchase biaxsig order allopurinol 300mg generic

    Répondre
  11. wow, amazing

    Répondre
  12. order clozaril 100mg online – order frumil 5 mg generic order pepcid 20mg online cheap

    Répondre
  13. wow, amazing

    Répondre
  14. quetiapine 100mg sale – desyrel 100mg drug buy eskalith sale

    Répondre
  15. cost anafranil 50mg – citalopram 20mg uk doxepin 75mg uk

    Répondre
  16. buy augmentin 625mg sale – baycip oral buy generic cipro over the counter

    Répondre
  17. generic azithromycin 250mg – ofloxacin us buy ciprofloxacin 500 mg

    Répondre
  18. buy ivermectin 12mg – cheap doxycycline tablets order cefaclor 500mg generic

    Répondre
  19. buy medrol pills – buy astelin no prescription azelastine sale

    Répondre
  20. buy desloratadine 5mg online – albuterol 4mg tablet purchase ventolin

    Répondre
  21. order glucophage 1000mg generic – buy generic acarbose 25mg buy precose 25mg generic

    Répondre
  22. buy rybelsus 14mg generic – buy generic glucovance online purchase desmopressin

    Répondre
  23. lamisil tablet – purchase griseofulvin pills griseofulvin online

    Répondre
  24. famciclovir over the counter – famciclovir 500mg pills valaciclovir 1000mg canada

    Répondre
  25. order lanoxin online – labetalol cost order lasix pill

    Répondre
  26. cenforce daemon – brand viagra coffee

    Répondre
  27. brand cialis lucky – penisole young penisole entire

    Répondre
  28. uti antibiotics infinite – uti antibiotics large uti treatment fantastic

    Répondre
  29. claritin pills hire – loratadine medication kneel loratadine medication arrange

    Répondre

Laisser une réponse

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs requis sont marqués *

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>