Une étude suggère que les bactéries probiotiques et les superbugs peuvent produire de l'électricité

Les scientifiques ont découvert que des centaines d'espèces bactériennes sont capables de produire de l'électricité et pourraient très bien être cooptées pour créer des «batteries vivantes».

Les chercheurs savent que les bactéries présentes dans des environnements exotiques, tels que les fonds océaniques, sont électrogènes, selon une nouvelle étude publiée dans la revue La nature marque la première fois que les scientifiques ont découvert des bactéries qui interagissent avec les humains sont également électrogène.

Ces bactéries vont de celles qui provoquent la diarrhée à celles qui fermentent le yaourt. Beaucoup remplissent les intestins de l'homme, et comprendre comment ces bactéries développent des capacités de production d'électricité peut révéler de quelle manière elles infectent les humains - ou pourquoi elles nous gardent en bonne santé.

Sam Light, co-auteur de l'étude et boursier postdoctoral de l'Université de Californie à Berkeley Inverse Depuis 30 ans, les scientifiques réalisent de plus en plus que les bactéries qui vivent dans des environnements riches en oxydes minéraux, tels que l'oxyde de fer et l'oxyde de manganèse, sont capables de survivre grâce à un processus appelé extracellulaire transfert d'électrons. Cela signifie qu'ils produisent de l'électricité dans le cadre de leur métabolisme, dit Light.

La raison pour laquelle certaines bactéries produisent de l'électricité est semblable à celle pour laquelle nous respirons de l'oxygène: pour soutenir la production d'énergie. Dans le corps humain, les électrons sont transférés aux molécules d'oxygène dans les mitochondries à l'intérieur de chaque cellule. Mais les bactéries qui vivent dans notre intestin n’ont pas accès à l’oxygène, elles ont donc développé la capacité d’utiliser des alternatives. Avec le transfert d'électrons extracellulaire, ces microbes peuvent «respirer» en déplaçant des électrons de haute énergie à l'extérieur de la cellule - sous forme d'électricité.

"Nous avons découvert que l'agent pathogène d'origine alimentaire Listeria monocytogenes a cette capacité de production d’électricité », explique Light. «Nous avons pu identifier les gènes responsables de cette activité électrique et il s'avère que de nombreuses autres bactéries possèdent également ces gènes, ce qui signifie qu'elles peuvent également produire de l'électricité. Les bactéries associées à ces gènes comprennent d'autres agents pathogènes responsables de maladies, de probiotiques et des membres normaux de la communauté microbienne de notre intestin, ainsi que des bactéries utilisées pour la fermentation alimentaire."

L’équipe a découvert que, lorsqu’elles étaient cultivées dans un ballon contenant des électrodes, les bactéries créaient un courant électrique mesuré à 500 microampères. Cela signifie que l'électricité qu'ils peuvent produire à l'extérieur du corps est de 100 000 électrons par seconde et par cellule.

"Je ne dirais pas qu'ils fabriquent de l'électricité à l'intérieur de notre corps", explique Light. «Ils effectuent simplement la respiration en dehors de leurs cellules. En d'autres termes, ils ont un processus qui, en dehors de notre corps, peut être coopté pour créer de l'électricité."

Et c’est très intéressant pour les scientifiques. En juin, la NASA a envoyé des bactéries génératrices d’électricité à la Station spatiale internationale pour voir si les microbes fonctionnaient toujours de la même manière dans l’espace. S'ils le font, leur électricité pourrait potentiellement être utilisée pour alimenter des projets de mission. Les forces armées américaines apportent également leur soutien financier à des études sur les bactéries électrogènes dans l’espoir que ces bactéries pourront éventuellement être utilisées pour traiter les eaux usées. En 2017, des scientifiques de l'Université de Californie à Santa Barbara ont également cédé la place à la création d'une «batterie vivante» dotée d'une pile à combustible microbienne modifiée chimiquement.

Parce que les bactéries sans oxygène font passer les électrons hors de la paroi de leurs cellules pour survivre, si elles étaient manipulées correctement, elles pourraient également contribuer à notre survie dans des environnements intenses.