Des bactéries mangeuses de pétrole?

Les hydrocarbures sont des composés organiques naturels, fabriqués suite à une décomposition très lente de matières organiques enfouies sous les sédiments dans le sol.

Certains organismes peuvent les dégrader en composés plus simples et les consommer. C’est le cas entre autres de certains champignons, algues et bactéries.

Lors de déversements d’hydrocarbures, on remarque déjà qu’une certaine dégradation naturelle s’effectue : c’est grâce à la présence dans les océans de ces bactéries capables de dégrader les hydrocarbures.

Les bactéries de Deepwater Horizon

Lors du déversement de pétrole de Deepwater Horizon dans le Golfe du Mexique, les hydrocarbures pétroliers ont été amenés vers la côte où ils ont eu des répercussions désastreuses. Une étude a été menée par Kostka et al. (2011) afin d’identifier les bactéries capables de dégrader les hydrocarbures présentes dans le sable de la plage Pensacola en Floride. Selon leurs résultats, il s’y trouvait 24 souches bactériennes appartenant à 14 genres différents, toutes capables de dégrader les hydrocarbures, dont plusieurs genres déjà reconnus pour leur dégradation d’hydrocarbures pétroliers tels que Alcanivorax, Marinobacter, Pseudomonas et Acinetobacter). Ils ont déterminé que la quantité de ces bactéries était 10 fois plus élevée dans le sable de cette plage que dans le sable d’une côte non-affectée par les hydrocarbures.

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Plage de sable sur la côte du Golfe du Mexique

Les enzymes en jeu

Un des objectifs des microbiologistes est de mettre ces bactéries à profit pour décontaminer les sites contaminés par les hydrocarbures. Kadri et al. (2018) ont étudié les différentes enzymes produites par une bactérie reconnue pour sa dégradation vorace des hydrocarbures pétroliers, Alcanivorax borkumensis. Leur objectif était de déterminer quelles enzymes dégradent le mieux différents substrats pétroliers afin de pouvoir jumeler les enzymes à leur substrats favoris lors de la bioremédiation de sites contaminés par des hydrocarbures. Ce qu’ils ont découvert est que ce micro-organisme dégrade particulièrement bien les hexanes (80 %), hexadecanes (81,5 %) et l’huile à moteur (75 %) grâce à sa production supérieure de certaines enzymes : les alcanes, les hydroxylases, les lipases et les estérases. Ils ont aussi pu déterminer les conditions optimales de pH et de température où ces différentes enzymes étaient produites afin de pouvoir stimuler leur production au moment voulu.

En bioréacteurs

Les bactéries capables de dégrader les hydrocarbures pétroliers peuvent aussi être utilisées en système fermé. Chavan et Murkevji (2007) ont démontré qu’il était possible de décontaminer efficacement l’eau résiduelle d’entreprises pétrochimiques contaminée par du diesel dans un réacteur biologique rotatif. Ils font appel aux bactéries de l’espèce Burkholderia cepacia, capables de dégrader les hydrocarbures pétroliers, et à des micro-organismes phototrophes tolérant aux hydrocarbures (cyanobactéries). Les bactéries adhèrent aux biofilms de cyanobactéries, ce qui leur permet de demeurer ancrées dans le  système pour y dégrader le diesel. Le processus implique d’abord la formation des biofilms (composés de B. cepacia et de cyanobactéries) dans une solution nutritive comportant une faible concentration de diesel. Le réacteur est exposé à 18 heures de lumière (haute intensité) suivi de 6 heures de noirceur, à 28° C et la rotation du système permet les transferts d’oxygène.  Lorsque ces biofilms sont bien formés après 17 jours, la quantité de diesel en solution est haussée graduellement jusqu’à 0,8 %, limite tolérée par les cyanobactéries. En fin de processus, la quantité d’hydrocarbures pétroliers dégradés peut atteindre 99,4 % lorsque la solution nutritive de départ est optimale.

Les bactéries capables de dégrader les hydrocarbures pétroliers montrent donc un fort potentiel pour la bioremédiation de sites contaminés, et ce domaine est en plein essor dans le monde scientifique.

Pour découvrir la mycoremédiation, ou la décontamination de sites à l’aide de champignons, référez-vous au billet Des champignons pour réparer nos dégâts).

Références

Kostka, J.E. et al. 2011 Hydrocarbon-degrading bacteria and the bacterial community
response in Gulf of Mexico beach sands impacted by the Deepwater Horizon oil spill. Applied and Environmental Microbiology 77(22): 7962-7974.

Kadri, T. et al. 2018 Production and characterization of novel hydrocarbon degrading
enzymes from Alcanivorax borkumensis. International Journal of Biological Macromolecules 112(2018): 230–240.

Chavan, A., Murkheji, S. 2008 Treatment of hydrocarbon-rich wastewater using oil degrading bacteria and phototrophic microorganisms in rotating biological contactor: Effect of N:P ratio. Journal of Hazardous Materials 152(1-3): 63-72.  https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2007.09.106

 

Crédit photo à la une @ Green Fire productions

 

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