Shewanella oneidensis, la bactérie qui casse de la pierre

La découverte de la bactérie Shewanella oneidensis remonte à 1988. Les scientifiques l’ont isolée pour la première fois dans le lac Oneida (New York) auquel elle doit son nom. Cette bactérie a une particularité bien à elle qui captive les chercheurs depuis de nombreuses années : celle de pouvoir « respirer » les pierres.

Les scientifiques ont essayé de trouver des explications à cet étrange phénomène et ils y sont finalement arrivés. Des chercheurs de l’Université de Southern California (USC) ont révélé dans une récente étude que la capacité du Shewanella oneidensis à « respirer » les pierres est due à la chiralité moléculaire.

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Une molécule est dite chirale lorsqu’elle n’a pas de plan de symétrie. Les molécules chirales doivent leur activité optique à cette asymétrie. Dans le cas du Shewanella oneidensis, cette chiralité moléculaire induit une direction optimale aux électrons qui pivotent lorsque l’organisme « expire. »

Une propriété qui permet au Shewanella oneidensis de vivre dans des conditions hostiles

D’après les scientifiques qui ont publié cette étude, cette propriété permet au Shewanella oneidensis de survivre dans des environnements qui n’ont que très peu d’oxygène, voire même pas du tout.

Cette bactérie rejette les électrons lorsqu’elle se trouve dans des conditions anaérobiques telles que les habitats souterrains rocheux ou métalliques. « Contrairement aux organismes qui sont capables d’utiliser l’oxygène comme accepteur d’électrons, ces bactéries transfèrent les électrons vers un minéral solide ou, comme ils le font dans notre laboratoire, vers des électrodes situées à l’extérieur de la cellule. » a expliqué Sahand Pirbadian, ingénieur biomédical de l’USC.

Des électrons transportés grâce à des nanofils

Pendant longtemps, les scientifiques ont tenté d’expliquer comment se faisait le transport d’électrons au niveau du Shewanella oneidensis. Dans un premier temps, ils ont suggéré que les électrons circulaient vers un environnement externe grâce à des « nanofils bactériens » ressemblant à des cheveux.

Par la suite, les chercheurs de l’USC ont découvert que ces nanofils bactériens, aussi appelés pili, ressemblaient plutôt à des extensions membranaires contenant des protéines porteuses d’électrons appelées cytochromes. « L’idée de pili était l’hypothèse la plus forte, mais nous avons toujours été prudents, car la composition et la structure exactes étaient très difficiles à atteindre. » a déclaré le microbiologiste Moh El-Naggar de l’USC, en 2014.

Les scientifiques ont indiqué que la chiralité moléculaire des cytochromes influençait la direction du spin électronique des électrons quand ils passent dans les pili et c’est ce qui permettrait de les transférer dans des minéraux solides comme les pierres.