Découverte d’une nouvelle voie biologique de piégeage du CO2

Découverte d’une nouvelle voie biologique de piégeage du CO2




Des chercheurs de l’Université technique de
Munich (TUM), en collaboration avec les Universités de Fribourg et
Ratisbonne, ont découvert un nouveau moyen biologique de piégeage du
dioxyde de carbone. L’organisme unicellulaire marin Ignicoccus
hospitalis forme, à partir de CO2, des molécules organiques complexes,
grâce à des enzymes très résistantes aux fortes températures qui lui
permettent ainsi de survivre dans l’obscurité totale et dans des eaux à
plus de 90°C. Les recherches de l’équipe portent sur la mise au point
de nouvelles stratégies pour produire, à partir de CO2, des produits
intermédiaires pour l’industrie chimique et pharmaceutique. Leur
découverte pourrait constituer un pas vers de nouvelles méthodes pour
piéger le CO2.


Par la photosynthèse, les végétaux
chlorophylliens produisent, à partir de dioxyde de carbone et d’eau,
des molécules énergétiques comme des acides aminés ou des sucres.
L’énergie nécessaire à ces réactions leur est fournie par la lumière du
soleil. Les conditions dans les fonds sous-marins où vivent des archées
comme Ignicoccus hospitalis sont tout autres : forte pression, absence
de lumière et d’oxygène, eau à plus de 90 degrés. Pourtant, Ignicoccus
hospitalis parvient à synthétiser des molécules organiques à partir de
CO2, en utilisant de l’hydrogène comme source d’énergie. Ses enzymes et
sa membrane cellulaire sont adaptées aux conditions extrêmes.


Lorsque l’homme remue un muscle, une chaîne
d’enzymes décompose des molécules riches en énergie (sucres, acides
gras) : c’est le cycle de Krebs. Sont alors produits, d’une part, de
l’acétyl-coenzyme A (Acétyl-CoA), molécule à haut potentiel énergétique
utilisée par les cellules, et du CO2 d’autre part, qui est expiré.
Ignicoccus hospitalis réalise la réaction exactement inverse : il
utilise un cycle de Krebs modifié, dans lequel l’AcétylCoA reste le
principal intermédiaire. Dans une première étape, le CO2 est
directement lié à l’AcétylCoA et entre ainsi dans le cycle. Dans un
second temps, un deuxième atome de carbone s’ajoute, lui aussi apporté
par une molécule de CO2. A la fin du cycle de réactions, Ignicoccus a
ainsi construit, à partir du radical acétyl à deux atomes de carbone,
une molécule à quatre atomes de carbone, qui est coupée en deux unités
d’AcétylCoA. L’une d’entre elles retourne dans le cycle, la seconde
constitue un élément riche en énergie à disposition de la cellule pour
former des molécules organiques.


Les premières informations concernant les
réactions du métabolisme d’Ignicoccus hospitalis ont été acquises par
les chercheurs de l’Institut de microbiologie de l’Université de
Fribourg. Afin de déterminer à quelle modification les enzymes
procèdent au sein de la molécule initiale, les chercheurs de Ratisbonne
ont nourri des cultures d’archées avec des éléments dont un atome de
carbone était marqué. L’atome de carbone comporte normalement dans son
noyau 6 protons et 6 neutrons, sa masse atomique est donc 12. Les
scientifiques de la TUM ont, eux, utilisé des atomes de carbone de
masse atomique 13, qu’Ignicoccus a incorporés dans les molécules qu’il
a synthétisées. Ils ont ainsi pu suivre la manière dont les atomes de
carbone se déplacent d’un produit intermédiaire à un autre dans le
cadre du métabolisme de l’organisme unicellulaire. Ce suivi leur a
notamment été permis par le spectroscope à résonance magnétique de la
TUM et a abouti à la mise en lumière de toutes les étapes du cycle de
réactions.


BE