Il était une fois une bactérie qui mangeait de l’hydrogène

En découvrant que la bactérie Streptomyces avermitilis peut absorber de l’hydrogène pour remplir ses besoins énergétiques, le chercheur de 32 ans, depuis peu professeur au Centre INRS Institut Armand-Frappier, ajoute son grain de sable dans la compréhension du réchauffement climatique. Et comme cette bactérie est une grande productrice naturelle d’antibiotiques, les recherches de Philippe Constant pavent la voie à d’éventuels développements dans le secteur des biotechnologies.

On trouve les bactéries du genre Streptomyces dans le sol, partout sur la planète, « des déserts aux permafrosts », explique le professeur. Voraces, ces bactéries peuvent influencer la composition de l’atmosphère. Normalement, elles se nourrissent de matière organique qu’elles contribuent à décomposer, « mais dans le sol, il y a une énorme compétition pour les nutriments, nous apprend le professeur et chercheur. Un seul gramme de terre peut contenir des milliards de bactéries affamées! » La bactérie manque donc souvent de nutriments. Comment survivre alors ? En produisant une enzyme qui provoque l’oxydation de l’hydrogène pour le transformer en énergie. C’est une découverte qui ouvre plusieurs pistes de recherche à explorer.

Des traces qui ont une forte empreinte

Si elles sont affamées, ces bactéries mangeuses de gaz peuvent donc se nourrir momentanément de l’hydrogène qui se trouve dans l’air. Il faut savoir que l’hydrogène n’est présent qu’à l’état de « trace », soit quelques parties par million en volume (0,5 ppmv). Plus précisément, l’air que nous respirons est constitué d’azote (environ 78 %), d’oxygène (environ 21 %) et d’autres gaz qualifiés de « traces », présents en infimes quantités (moins de 1 %).

Qui dit trace ne dit pas absence d’impact, bien au contraire. À preuve, le dioxyde de carbone (CO2), bien qu’étant un gaz trace, est le principal responsable du réchauffement climatique. Le méthane, un autre gaz trace, est quant à lui beaucoup moins abondant que le CO2, mais son potentiel de réchauffement est encore plus important. Et l’hydrogène dans tout ça ? Il provient en bonne partie des combustibles fossiles brûlés par les humains. Il n’a pas de lien direct avec le réchauffement climatique, mais il pourrait toutefois jouer un rôle indirect. Le problème est que l’hydrogène et le méthane réagissent aux mêmes radicaux hydroxydes, des composés chimiques constitués d’oxygène et d’hydrogène et qui sont présents dans l’atmosphère. Or, le méthane, ce puissant gaz à effet de serre, se désagrège au contact de ces radicaux hydroxydes. Si on augmente trop la quantité d’hydrogène en brûlant des combustibles, on risque de monopoliser ces radicaux, qui ne seront alors plus disponibles pour désagréger le méthane.

Comme l’hydrogène atmosphérique est absorbé à 80 % par le sol et ses bactéries, dont les streptomycètes, il est essentiel de bien comprendre leur mécanisme d’absorption et surtout la capacité maximale de ces « éponges » microbiologiques. Pour l’instant, elles semblent être capables d’en prendre : l’hydrogène atmosphérique reste stable, malgré un siècle et demi d’industrialisation. « Mais nos connaissances sont très limitées », insiste Philippe Constant, qui rappelle que les activités humaines provoquent un changement global dans l’environnement : accumulation de contaminants, réchauffement climatique, modification de l’utilisation des terres, etc. Ce changement global transforme l’écologie des sols sans qu’on en comprenne véritablement les effets : « Plusieurs microorganismes vivent en symbiose, explique-t-il. Comment réagiront-ils à notre activité? C’est très difficile à dire. »

Des bactéries utiles à la santé

Les travaux de Philippe Constant sur les streptomycètes et autres bactéries proactives dans le processus de décomposition organique pourraient avoir des débouchés dans le monde de la santé puisque « ces bactéries sont de grandes productrices naturelles d’antibiotiques ». Dans la terre, les streptomycètes se servent des antibiotiques pour… éliminer les autres bactéries qui leur font concurrence! Un potentiel susceptible d’être exploité en biotechnologie : « Si on parvient à maîtriser les processus énergétiques de ces bactéries, croit Philippe Constant, on pourra s’en servir pour produire des antibiotiques en plus grande quantité, ou toute autre forme de biomasse nécessaire à l’industrie, comme les enzymes, très utilisées dans la transformation alimentaire. »

Rassurez-vous, Philippe Constant ne suggère pas d’avaler une bonne poignée de terre en attendant la création d’antibiotiques qui, un jour, révolutionneront peut-être le domaine de la santé! Ses recherches démontrent toutefois l’incroyable potentiel que recèle l’infiniment petit sur nos vies, un peu à l’image de la série télévisée d’animation française Il était une fois… la Vie qui, à la fin des années 80, passait au microscope les secrets du corps humain. ?

PHOTO :: Le professeur Philippe Constant est photographié dans son laboratoire en compagnie de Quentin Liot, étudiant au doctorat en biologie.