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Une bactérie intestinale est capable de produire de l’électricité !

Crédits : geralt / Pixabay

Une étude parue dans Nature le mercredi 12 septembre 2018 indique qu’une bactérie de notre intestin est capable de produire de l’électricité. Les scientifiques connaissaient déjà l’existence de bactéries électrogènes (qui produisent de l’électricité) dans certaines mines et fonds marins. Néanmoins, ils ne pensaient pas en trouver au sein de notre microbiote intestinal. 

Le microbiote est l’ensemble des micro-organismes (bactéries, virus, champignon, levures…) vivant dans un environnement que l’on appelle microbiome. Les scientifiques de l’université de Californie à Berkeley ont découvert que la bactérie commune Listeria monocytogenes qui entraîne la diarrhée peut créer de l’électricité. Le plus étonnant, c’est que le procédé utilisé est différent des bactéries électrogènes classiques.

Suite à Listeria monoctyotogenes, ils ont aussi observé ce phénomène chez d’autres bactéries telles que celles qui causent la plupart du temps la gangrène, des infections nosocomiales, la fermentation du yaourt, ainsi que diverses infections (respectivement Clostridium perfringens, Enterococcus faecalis, les Lactobacilles et des souches pathogènes de streptocoques)

Le fonctionnement d’une bactérie électrogène

En général, les bactéries produisent de l’électricité afin de pouvoir éliminer les électrons produits par leur métabolisme ainsi que contribuer à la production d’énergie. Les animaux et les plantes, transfèrent quant à eux leurs électrons à l’oxygène (qui est l’accepteur d’électron final) présent dans les mitochondries de chaque cellule (une mitochondrie est un organite présent dans chacune de nos cellules qui produit une quantité importante d’énergie). Mais il se peut que les bactéries se trouvent dans un environnement sans oxygène. Elles doivent alors trouver un autre accepteur d’électron.

Ainsi, dans un environnement géologique, les électrons seront transférés à l’extérieur de la bactérie à destination d’un minéral. Le transfert d’électrons vers un minéral engage une cascade de réactions chimiques qui se nomme “la chaîne extracellulaire de transport d’électrons“. Cette chaîne transporte les électrons sous la forme d’un courant électrique très faible.

bactérie électrogène
Crédits : Amy Cao graphic/Université californienne de Berkeley

La particularité de Listeria monocytogenes

Le transport extracellulaire des électrons de Listeria monocytogenes est beaucoup plus simple que celui connu auparavant. Le type de transfert qu’elle effectue ne semble possible que pour les bactéries avec une seule paroi cellulaire. On dit de ces bactéries qu’elles sont à Gram positifs. Pour que ce transfert ait lieu, il faut que la bactérie soit dans un environnement riche en Flavine qui est un dérivé de la vitamine B2.

Sam Light, principal auteur de cette étude, a déclaré : “Il semble que la structure cellulaire de ces bactéries et la niche écologique riche en vitamines qu’elles occupent rendent le transfert d’électrons hors de la cellule beaucoup plus facile et plus rentable”. Il ajoute : “Ainsi, nous pensons que les bactéries minérales conventionnellement étudiées utilisent le transfert extracellulaire d’électrons parce qu’il est crucial pour leur survie, alors que ces bactéries nouvellement identifiées l’utilisent parce qu’il est ‘facile'”.

Afin de chiffrer la production d’électricité des bactéries, les chercheurs ont utilisé une électrode qui joue le rôle d’accepteur d’électrons. Les relevés ont permis de montrer que le courant produit par une bactérie peut monter jusqu’à 500 microampères. Elle produit ainsi autant d’électricité qu’une bactérie électrogène classique.

Le professeur Dan Portnoy, co-auteur de l’étude précise que : “le fait qu’il y ait tant de bactéries qui interagissent avec les humains, que ce soit comme pathogènes ou dans les probiotiques ou dans notre microbiote ou impliquées dans la fermentation de produits humains, soit électrogènes […] pourrait nous en dire long sur la façon dont ces bactéries nous infectent ou nous aident à avoir des intestins sains.”

Cette découverte pourrait permettre de mettre au point et d’améliorer les recherches concernant la construction d’une pile ou batterie organique. En effet, ce procédé serait plus simple que ceux en cours d’étude.

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