Des scientifiques découvrent des bactéries capables d’utiliser la lumière pour « respirer » l’électricité

Les chercheurs cherchent maintenant à tirer le meilleur parti de cette nouvelle découverte.

La bactérie en action. Ella Maru Studio

Saviez-vous que, dans la nature, les bactéries respirent en expirant des électrons en excès, ce qui provoque un réseau électrique intrinsèque ?

Dans une nouvelle étude, des chercheurs de l’université de Yale ont découvert que la lumière pouvait surcharger cette activité électronique au sein des bactéries du biofilm, multipliant jusqu’à 100 fois la conductivité électrique, selon un communiqué de presse publié par l’institution au début du mois.

Un photocourant qui dure des heures

“Les augmentations spectaculaires du courant dans les nanofils exposés à la lumière montrent un photocourant stable et robuste qui persiste pendant des heures”, a déclaré l’auteur principal, Nikhil Malvankar, professeur associé de biophysique moléculaire et de biochimie (MBB) au Microbial Sciences Institute de Yale, sur le campus Ouest de l’université.

Les scientifiques cherchent maintenant à tirer le meilleur parti de cette nouvelle découverte et à lui trouver des applications, comme l’élimination des déchets biologiques dangereux et la création de nouvelles sources de carburant renouvelables.

Il est courant pour les êtres vivants de respirer de l’oxygène pour se débarrasser des électrons en excès lors de la conversion des nutriments en énergie. Cependant, les bactéries du sol qui vivent dans les profondeurs des océans ou qui sont enfouies sous terre depuis des milliards d’années n’ont pas accès à ce précieux oxygène.

Elles ont donc développé un moyen de respirer en “respirant des minéraux” à travers de minuscules filaments de protéines appelés nanofils. Les scientifiques ont constaté que lorsque ces types de bactéries étaient exposés à la lumière, ils produisaient une augmentation substantielle et surprenante du courant électrique.

“Personne ne savait comment cela se produit”, a déclaré Malvankar.

Dans la nouvelle étude, l’équipe de recherche dirigée par le chercheur postdoctoral Jens Neu et l’étudiante diplômée Catharine Shipps a découvert que ce processus était alimenté par une protéine contenant du métal appelée cytochrome OmcS (qui compose les nanofils bactériens, les outils que les bactéries utilisent pour respirer).

L’OmcS agit essentiellement comme un photoconducteur naturel facilitant le transfert efficace des électrons lorsque les biofilms sont exposés à la lumière.

Une forme de photosynthèse complètement différente

“C’est une forme de photosynthèse complètement différente”, a déclaré Malvankar. “Ici, la lumière accélère la respiration des bactéries grâce au transfert rapide d’électrons entre les nanofils.”

Maintenant, le laboratoire de Malvankar étudie comment la découverte de ce développement pourrait être utilisée pour stimuler la croissance de l’optoélectronique et même capturer le méthane, contribuant ainsi à la lutte contre le réchauffement climatique.

Ce ne sont pas les seules bactéries trouvées pour avoir des propriétés utiles. En août 2018, une équipe de microbiologistes de l’université d’État de Washington a découvert, dans le bassin du geyser Heart Lake du parc national de Yellowstone, des bactéries capables de “respirer” de l’électricité en faisant passer des électrons vers des métaux ou des minéraux extérieurs, à l’aide de poils saillants ressemblant à des fils.

Lorsque les bactéries échangent des électrons, elles produisent un flux d’électricité qui pourrait être exploité pour des applications de faible puissance. En théorie, tant que les bactéries ont du carburant, elles peuvent produire de l’énergie en continu.

Puis, en juin 2022, une équipe de chercheurs de l’université de Binghamton a trouvé un moyen d’alimenter des biobatteries pendant des semaines en utilisant trois types de bactéries placées dans des chambres séparées.

Ces découvertes indiquent que la nature peut fournir de nombreuses solutions à certains des problèmes les plus insurmontables d’aujourd’hui. Il suffit d’un peu de recherche et de développement dans la bonne direction.

Les résultats ont été publiés pour la première fois dans la revue Nature Communications.

Lire aussi : Des bactéries mangeuses d’électricité peuvent aider à lutter contre la pollution de l’environnement

Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche