Pollution - 11 mars 2016 - Du plastique au menu d’une bactérie

Du plastique au menu d’une bactérie

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Nathalie Jollien
Publié jeudi 10 mars 2016 à 19:05

Une bactérie tout juste découverte parvient à pousser sur du plastique comme s’il s’agissait de matière organique. De quoi ouvrir de nouvelles perspectives pour le recyclage de ce matériau

Des chercheurs japonais ont découvert le premier organisme dégradant et assimilant complètement un type de plastique, le polyéthylène téréphthalate ou PET, composant principal des bouteilles et de certains emballages alimentaires. Leur étude parue le 11 mars dans la revue Science présente une bactérie jusqu’ici inconnue qui produit deux enzymes, des protéines capables de dégrader les chaînes de molécules composant ce plastique en éléments assimilables pour sa croissance.

Avec seulement 14% de la production mondiale recyclée, l’accumulation de matières plastiques dans l’écosystème à travers le monde est problématique. La découverte d’une bactérie qui peut dégrader entièrement le PET, l’une des sept grandes familles de plastiques, ouvre un nouveau champ de perspectives.

La production mondiale de plastique a fait un bond ces cinquante dernières années, de 15 millions de tonnes en 1964, à 311 millions de tonnes en 2014. Croissant à un rythme exponentiel, elle devrait encore doubler ces vingt prochaines années, selon un rapport du World Economic Forum de 2016.

Plastisphère

Une grande partie de ces plastiques finit dans la nature, en particulier dans les océans. L’étude de ces déchets en mer a mis à jour un fait étonnant, des bactéries ont colonisé ces plastiques, formant un écosystème à part entière, baptisé « plastisphère ». Se pose alors la question de savoir si oui ou non ces bactéries participent à la dégradation de ces déchets. Est-ce que des organismes vivants pourraient être la solution au problème de la pollution plastique ?

C’est ce que le chercheur japonais Shosuke Yoshida et son équipe de l’Université des arts et techniques de Kyoto ont tenté de découvrir. En criblant 250 échantillons environnementaux (sédiment, eaux usées, etc.) prélevés dans un site de recyclage des bouteilles en PET de la ville d’Osaka, ils ont cherché des micro-organismes dépendants de cette matière pour leur croissance.

Ils ont ainsi découvert l’existence d’une nouvelle espèce de bactérie, qu’ils ont baptisée Ideonella sakaiensis. En utilisant des analyses génétiques et biochimiques, les scientifiques ont identifié deux enzymes impliquées successivement dans la dégradation par hydrolyse du PET. Après avoir adhéré à la surface du PET, Ideonella sakaiensis sécrète une première enzyme, la PETase qui coupe les chaînes de molécules en éléments plus petits appelés MHET. Ces derniers sont absorbés par la bactérie et sont à leur tour coupés à l’intérieur de la bactérie par une seconde enzyme, la MHETase. Les fragments ainsi obtenus sont ensuite assimilés par la bactérie. Ils constituent son unique source de carbone, élément nécessaire à la croissance.

En laboratoire, à une température de 30°C, la dégradation complète d’un film de PET d’environ 2 cm de côté a pris six semaines. C’est beaucoup mieux que certains champignons et bactéries déjà connus pour métaboliser le plastique, affirment les auteurs.

Peut-on imaginer qu’il existe beaucoup d’autres micro-organismes disposant de ces facultés ? Oui, explique Christof Holliger, professeur de biotechnologie environnementale à l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne : « Grâce à des éléments génétiques mobiles, les bactéries peuvent rapidement se transmettre des morceaux d’ADN, résultant en un échange de capacités ». « Si des bactéries ont pu s’adapter au PET, et en tirer le carbone nécessaire à leur croissance, dans ce site de recyclage au Japon, on peut tout à fait imaginer que cette adaptation spontanée se reproduira ailleurs », explique Jan Roelof Van der Meer, professeur de microbiologie à l’Université de Lausanne.

Bioremédiation

L’idée de faire appel à des bactéries pour résoudre des problèmes environnementaux – ce qu’on appelle la bioremédiation – n’est pas une nouveauté. La gestion de la marée noire provoquée en 1989 par le pétrolier américain Exxon Valdez en Alaska en est un bon exemple. Pour nettoyer les quelque 40 000 tonnes de pétrole déversées dans l’eau, Exxon avait notamment répandu une sorte d’engrais (un mélange d’azote et de phosphore) sur les côtes à proximité afin de stimuler la croissance des bactéries naturellement présentes et capables de dégrader les hydrocarbures.

De la même manière, verra-t-on un jour des navires déverser des tonnes de bactéries pour nettoyer les océans ? « Il ne faut pas oublier que le PET ne constitue qu’un type de plastique sur les sept existants », prévient Frédéric Sciacca, responsable scientifique pour la fondation Race for Water, qui œuvre à la protection des océans. De plus, les différentes propriétés de nos plastiques (dureté, couleur, résistance aux chocs, etc.) sont dues à l’adjonction d’additifs que les bactéries ne métabolisent pas. « Que deviendraient ces additifs si le plastique était métabolisé par des bactéries ? Quel impact aurait la dispersion de ces substances ? », s’interroge Frédéric Sciacca.

Malgré ces questions, une telle découverte est prometteuse. « Si de telles bactéries ont pu se développer une fois, rien n’empêche que d’autres le fassent un jour ailleurs, pourquoi pas dans les océans. On peut espérer qu’à long terme, d’ici cinq à quinze ans, le plastique présent dans la nature pourrait être dégradé naturellement », s’enthousiasme Jan Roelof Van der Meer.