Des chercheurs de l’Université de Fribourg ont confronté des bactéries capables de prospérer sans oxygène à des conditions extérieures stressantes, afin d’étudier la réponse chimique qu’elles développent pour y survivre. Conclusion: elles produisent jusqu’à 5 millions d’électrons à la seconde. Des résultats qui devraient réjouir les fabricants de batteries.

Il existe aujourd’hui encore des organismes, notamment des bactéries, capables de vivre en l’absence d’oxygène. Une équipe de chimistes rassemblés autour des Professeurs Katharina M. Fromm et Bernd Giese a exposé ces bactéries à différents niveaux de concentration d’ions métalliques, afin d’observer comment elles s’adaptent, chimiquement parlant, à ce stress extérieur.

Des bactéries imperturbables
Les bactéries anaérobies n’ont pas besoin d’oxygène, mais régulent leur charge énergétique en échangeant des électrons avec, par exemple, des ions métalliques du monde extérieur. Ceux-ci, contenus dans des minéraux ou se présentant sous forme dissoute, sont donc tout aussi essentiels au métabolisme de ces micro-organismes que l’oxygène peut l’être pour l’espèce humaine. Les chercheurs ont pu identifier et mesurer la manière dont les composants chimiques de ces bactéries s’adaptent aux conditions ambiantes en quelques minutes seulement, permettant ainsi la survie cellulaire. Ces composants, appelés cytochromes, ont pour fonction de transporter les électrons en dehors de la cellule à travers sa membrane. Ils peuvent être plus ou moins chargés (en électrons) et délivrent ainsi un courant électrique continu vers l’extérieur (homéostasie), presque indépendamment des conditions externes.

Des batteries alimentées par des bactéries?
Ces expériences ont également permis de déterminer la quantité d’électrons ainsi générée: une bactérie, soit une seule cellule, produirait environ 500 000 électrons par seconde, voire dix fois plus en phase de croissance. Rien d’étonnant donc à imaginer une application dans le domaine des batteries! Ces importantes découvertes ouvrent des perspectives et rendent envisageable la fabrication de nouvelles batteries écologiques et rechargeables. Grâce à leurs propriétés, ces bactéries pourraient même être utilisées pour aider à la décomposition de substances polluantes et à la bioremédiation des eaux usées.

Article: «Kinetic and Mechanism of Mineral Respiration: How Iron-Hemes Synchronize Electron Transfer Rates», paru dans la revue Angewandte Chemie International Edition, DOI: 10.1002/anie.201914873

Auteurs-trices: M. Karamash, M. Füeg, V. Chabert, L. Simond, E. Madivoli, N. Hérault, C. Salgueiro, J. Dantas, B. Giese, K. M. Fromm