Une bactérie capable de dégrader le plastique

Dernière modification
Vendredi 30 septembre 2016
Présentation

De très importantes quantités de déchets plastiques s'accument dans la nature en raison d'une vitesse de dégradation très lente. Dans ce cadre, la découverte d'une nouvelle espèce de bactérie capable de dégrader par voie enzymatique le PET en ses monomères permet d'envisager d'utiliser ces bactéries pour aider à gérer ce problème. Cette nouvelle espèce soulève également de très intéressantes questions sur l'évolution.

Auteur, publication : Gilles Camus


Table des matières

  1. Les accumulations océaniques de déchets plastiques
  2. Découverte de la bactérie Ideonella sakaiensis
  3. Une nouvelle espèce potentiellement utile qui pose des questions
  4. Bibliographie

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1. Les accumulations océaniques de déchets plastiques

Plus de 300 millions de tonnes de plastique sont produites chaque année dans le monde, dont plus de 50 millions de tonnes de PET (Polytéréphtalate d'éthylène, voir fig.1). Une part importante de cette production est utilisée pour la fabrication d'emballages tels que les bouteilles de boissons mais aussi les cartes de crédit. Or 14% seulement de cette production est recyclée, et on estime que près de 10 % aboutissent dans les océans portés par les vents, apportés par les fleuves, ou rejetés par les bateaux. Le problème vient du fait que le plastique est très résistant. On estime que la durée de vie d'une bouteille de plastique dans la nature est de 100 à 1 000 ans. Il en résulte que les déchets plastiques s'accumulent, en particulier dans les océans.

Figure 1 : Formule développée du PET
Formule développée du PET ou polytéréphtalate d'éthylène, un plastique.

En 1997, il a été découvert dans le Pacifique nord un "7ème continent" constitué de déchets plastiques variés s'étendant sur une superficie grande comme 6 fois la France, le "Great Eastern Pacific Garbage Patch" (la grande poubelle de l'est du Pacifique). Ces déchets se rassemblent là en raison d'un vortex géant et lent. La plus grande partie de ces déchets sont très petits (334 271 fragments de plastique par km2 en moyenne) et sont issus de la fragmentation d'objets plus grands comme les sacs plastiques jetables, mais leurs masses cumulées dépassent celle du plancton. Des zones similaires ont depuis été découvertes dans le Pacific sud, l'Atlantique nord, l'Atlantique sud et l'océan Indien.

Cette myriade de petits fragments pose problème car ils sont ingérés par différents animaux (poissons, mollusques, tortues, oiseaux marins, etc...) et comme ils ne sont pas digérés, ils ont tendance à s'accumuler dans leurs organismes. Comme, par ailleurs, ils ont la propriété de fixer des polluants chimiques, ils empoisonnent ces animaux, et par suite éventuellement l'Homme via la chaine alimentaire.

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2. Découverte de la bactérie Ideonella sakaiensis

On ne connaissait jusqu'alors que quelques champignons capables d'une dégradation enzymatique du PET, n'ouvrant pas de perspective d'utilisation pratique.

Une équipe de chercheurs japonais a donc étudié des populations microbiennes naturelles cultivées dans un milieu contenant du PET (voir bibliographie). Ils ont ainsi découvert une nouvelle espèce de bactérie aérobie Gram moins, qu'ils ont baptisé Ideonella sakaiensis, qui a pour propriété de pouvoir utiliser le PET comme source majeure d'énergie et de carbone. Pour cela, cette bactérie rejette dans son environnement deux enzymes différentes capables d'hydrolyser le PET en acide téréphtalique et en éthylène glycol. La première est une PETase capable de générer l'intermédiaire acide mono(2-hydroxyéthyl) téréphtalique (MHET). Cet intermédiaire est ensuite hydrolysé en acide téréphtalique et en éthylène glycol par une MHET hydrolase.

Si la dégradation est relativement lente (il a fallu 6 semaines pour dégrader un fragment de PET grand comme un ongle), c'est cependant largement plus rapide que le temps de dégradation dans la nature.

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3. Une nouvelle espèce potentiellement utile qui pose des questions

Cette découverte est importante à deux titres. D'un point de vue scientifique, la nature des enzymes découvertes est très nouvelle. Ainsi la PETase n'a que 51 % d'homologie avec les enzymes connues qui lui sont les plus proches. Plus étonnant encore, le PET étant une création humaine il n'est trouvé dans la nature que depuis 70 ans. Dès lors, comment se fait-il qu'il existe une espèce bactérienne qui possède un équipement enzymatique à même de dégrader cette substance ? Cette bactérie a-t-elle évolué dans ce laps de temps lui permettant d'utiliser cette nouvelle source de carbone et d'énergie ? Les chercheurs n'ont à l'heure actuelle pas la réponse, mais cette nouvelle espèce de bactérie pose donc des questions passionnantes dans le domaine de l'évolution.

Bien évidemment, la découverte de cette espèce bactérienne ouvre également la porte à une possible utilisation pour lutter contre l'accumulation des déchets plastiques, à l'image de l'exemple similaire d'utilisation de bactéries qui dégradent le pétrole lors des marées noires.
On peut également envisager pouvoir se servir de ces bactéries pour découper le PET en monomères, puis recycler ces monomères pour fabriquer à nouveau du plastique sans avoir besoin de pétrole.

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4. Bibliographie

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Pour citer cet article

Une bactérie capable de dégrader le plastique, Planet-Vie, Jeudi 17 mars 2016, https://planet-vie.ens.fr/bacteries-degradant-plastique, voir