Une bactérie capable d’absorber 95 pour cent de matière grasse est la clé pour obtenir du biodiesel à partir de boues d’épuration

Petite bactérie qui monte, qui monte

d'Lëtzebuerger Land du 21.10.2010

Ce mélange vaseux qui nous fait friser les poils du nez est en fait une précieuse source d’énergie qui permettra à terme de remplacer une partie de l’or noir importé de loin – le but est d’arriver à fournir 2,5 pour cent des besoins annuels en carburants au Luxembourg, soit 1,6 pour cent de l’énergie totale. Une équipe de la section Environnement et Agro-biotechniologies du Centre de recherche public Gabriel Lippmann est en train d’analyser l’écosystème complexe d’une station d’épuration – celle de Schifflange en l’occurrence. Les chercheurs s’intéressent plus particulièrement à une bactérie, la Microthrix, capable de résorber les matières grasses des boues d’épuration. Actuellement, la population luxembourgeoise y déverse quelque 250 millions de litres par jour. Beau­coup de stations d’épuration sont désuètes et n’arrivent plus à faire face à ces quantités énormes d’eaux usées, certaines communes hésitent à investir dans leur traitement. Or, la valorisation de ces déchets peut rapporter gros, car sur cette biomasse flottent quelque trente pour cent de matière grasse. Celle-ci présente l’inconvénient de former de la mousse et de boucher les tuyaux, un autre argument pour s’en débarrasser. Jusqu’à présent, les conduits sont nettoyés avec des produits chimiques, de l’eau de Javel ou du chlore, ce qui ne peut pas être la solution pour venir à bout du problème à long terme.

Les chercheurs s’intéressent donc de près à cette bactérie et tentent de comprendre les raisons qui lui permettent de devenir aussi dominante dans le système. En parallèle, ils essaient de trouver un moyen de faciliter la production de biodiesel à partir de cette bactérie qui présente aussi l’avantage de pouvoir absorber la graisse sans avoir besoin d’oxygène. La méthode traditionnelle est d’écumer et de sécher la nappe huileuse des boues d’épuration. La matière grasse en est ensuite extraite par l’adjonction d’alcool (éthanol ou méthanol) et d’un solvant (hexane). Ensuite, elle est mélangée à l’acide sulfurique et distillée à 75 degrés. Or, les chercheurs sont persuadés que ce procédé peut être simplifié, que la dernière étape peut être supprimée en travaillant sur un enzyme spécifique de cette bactérie.

La condition est de connaître le fonctionnement de l’écosystème complexe d’une station d’épuration pour pouvoir l’influencer dans une direction. Mais d’abord, il faut tout répertorier jusqu’à la dernière molécule, retracer les moindres interdépendances et suivre les interactions entre les organismes. La tâche est énorme et le projet de recherche est fixé à cinq ans. En février 2010, l’équipe Écosystèmes aquatiques et terrestres du Centre de recherche public Gabriel Lippmann a été renforcée par le chef de projet Paul Wilmes, tout droit venu de l’University of Berkeley en Californie. La biologie moléculaire permet de défaire les composantes du puzzle. Plutôt que de se contenter de les analyser séparément, les nouvelles techniques de la biologie écosystèmique permettent aussi d’examiner les interférences de toute la structure. « Il y a un potentiel énorme dans cette approche de biologie systémique, précise Paul Wilmes, il s’agit de regrouper des données de haute résolution et de développer des modèles de prédiction qui nous permettront de contrôler et de diriger un système vers une direction voulue. » En clair, il s’agira d’influencer les composantes vivantes des boues d’épuration pour pouvoir optimiser la production de biodiesel.

Le débat est passionnant et ouvre la voie vers des approches différentes : la première est celle de la biologie systémique, la deuxième mène vers une manipulation génétique de l’organisme qu’il faut renforcer. Cette « super-bactérie » sera ainsi outillée pour pouvoir s’imposer et résister aux attaques de ses concurrents. Il s’agit donc de produire des chromosomes synthétiques avec les gènes nécessaires. « La biologie synthétique est une discipline réductionniste qui permet d’isoler et de manipuler, » ajoute Paul Wilmes, qui ne cache pas sa préférence pour l’approche de système. « Toutes les expériences de la micro-biologie montrent d’ailleurs que les organismes obtenus en laboratoire ne deviennent jamais aussi résistants que ceux qui se sont développés dans des écosystèmes. » Or, les deux approches ne s’excluent pas forcément, mais les chercheurs ne se trouvent pas encore à l’intersection qui les obligerait de choisir soit l’une, soit l’autre voie.

« Je suis persuadé que tôt ou tard, il nous sera possible de contrôler la complexité du système en partie, ajoute Paul Wilmes, en partant des règles fondamentales que nous déduirons de ces analyses, nous pourrons le diriger dans le sens voulu. » Vu l’évolution impressionnante des moyens techniques d’analyse et la coopération efficace des différentes institutions de recherche, il est aujourd’hui possible de mesurer quantités de métabolismes, de protéines, de séquences d’ADN ou d’ARN (acide ribonucléique). « Lors­que j’ai sorti ma première publication scientifique en 2004, j’ai tout juste été capable de mesurer deux protéines, se souvient Paul Wilmes en souriant, aujourd’hui, nous en sommes à 20 000. »

Or, ce formidable essor a aussi été possible parce que des chercheurs ont eu la liberté de tester d’autres voies, de tenter des expériences au-delà des sentiers battus. Ces possibilités sont autrement plus réduites en temps de crise, où le chercheur est davantage exposé à la pression de l’obligation de résultat.

anne heniqui
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