Des champignons qui se nourrissent de pétrole
Publié par Adrien le 29/11/2011 à 12:00
Source: Mathieu-Robert Sauvé - Université de Montréal

Des chercheurs de l'équipe de Mohamed Hijri évaluent la progression des travaux sur un site contaminé dans la grande région de Montréal où ils ont planté des saules auxquels sont accrochés des champignons qui se nourrissent de... pétrole. (photo: Mohamed Hijri)
Prenez une boite de Pétri contenant du pétrole brut (Le pétrole brut provient de l'exploitation d'un puits, à l'issue des traitements de dessablage, de décantation de l'eau, et éventuellement de séparation de la phase gazeuse à pression et température...); à peine entrouverte, elle laisse échapper la forte odeur caractéristique du combustible (Un combustible est une matière qui, en présence d'oxygène et d'énergie, peut se combiner à l'oxygène (qui sert de comburant) dans une réaction chimique générant de la...) fossile (Un fossile (dérivé du substantif du verbe latin fodere : fossile, littéralement « qui est fouillé ») est le reste (coquille, os, dent, graine, feuilles...) ou le simple moulage d'un animal ou...) formé d'un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de composés toxiques. Saupoudrez de spores de champignons et laissez reposer deux semaines dans un incubateur. Surprise, des filaments ont colonisé la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide,...) et l'odeur a complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou autocomplétion, est une fonctionnalité informatique permettant à l'utilisateur de limiter la quantité d'informations qu'il...) disparu. "Les champignons se sont nourris de pétrole!" lance, encore émerveillé, Mohamed Hijri, professeur de sciences biologiques et chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de...) à l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute...) de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques....) en biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences naturelles et de l'histoire...) végétale (IRBV) de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment...) de Montréal (Montréal est à la fois région administrative et métropole du Québec[2]. Cette grande agglomération canadienne constitue un centre majeur du commerce, de l'industrie, de la culture, de la finance et des affaires internationales....).

Avec B. Franz Lang, titulaire de la Chaire de recherche du Canada en génomique (La génomique est une discipline de la biologie moderne. Elle étudie le fonctionnement d'un organisme, d'un organe, d'un cancer, etc. à...) comparative et évolutive et professeur au Département de biochimie, il codirige un projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande...) mettant à contribution la nature comme première partenaire dans le processus de décontamination. En combinant la capacité de croissance exceptionnelle de certaines plantes avec des champignons microscopiques et des bactéries (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des bactéries possèdent une paroi cellulaire glucidique, le peptidoglycane. Les...) qui stimulent leur croissance, les deux chercheurs pensent être en mesure de créer de véritables usines de décontamination biologique in situ, capables de s'attaquer avec succès aux lieux les plus contaminés de la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa...)...

La recette est simple. Au printemps (Le printemps (du latin primus, premier, et tempus, temps, cette saison marquant autrefois le début de l'année) est l'une des quatre saisons des zones tempérées,...), vous plantez à 25 centimètres d'intervalle des boutures de saules dont les racines plongeront dans le sol pour éponger les contaminants qui seront dégradés dans la matière ligneuse, de concert avec les microbes. Au terme de la saison (La saison est une période de l'année qui observe une relative constance du climat et de la température. D'une durée d'environ trois mois (voir le...), on brule les tiges et les feuilles, et l'on n'a plus qu'une poignée de cendres emprisonnant les métaux lourds accumulés dans les cellules végétales. Un sol hautement contaminé sera assaini après quelques cycles. "De plus, c'est beau", fait remarquer Mohamed Hijri en montrant sur son écran (Un moniteur est un périphérique de sortie usuel d'un ordinateur. C'est l'écran où s'affichent les informations saisies ou demandées par l'utilisateur et générées ou...) la végétation (La végétation est l'ensemble des plantes (la flore) sauvages ou cultivées qui poussent sur une surface donnée de sol, ou dans un milieu aquatique. On parle...) dense qui a verdi en trois semaines le sol lunaire (Pour les homonymes, voir Pierrot lunaire, une œuvre de musique vocale d'Arnold Schönberg.) d'une ancienne raffinerie.

Grâce à la collaboration d'une compagnie pétrolière (Une compagnie pétrolière est une entreprise dont l'activité principale est liée à l'exploitation du pétrole.) de la région montréalaise, les chercheurs ont eu accès à un "paradis" microbiologique: un endroit où presque rien ne pousse (Pousse est le nom donné à une course automobile illégale à la Réunion.) et où nul ne s'aventure sans une combinaison (Une combinaison peut être :) digne d'un explorateur de l'espace. Là, éprouvette à la main (La main est l’organe préhensile effecteur situé à l’extrémité de l’avant-bras et relié à ce dernier par le poignet. C'est un organe destiné...), Mohamed Hijri a recueilli des microorganismes spécialisés dans la digestion (La digestion est le processus au cours duquel un organisme vivant reçoit du milieu extérieur des aliments (eau, molécules organiques et minéraux), les modifie afin de les transformer en nutriments et sélectionne les...) d'hydrocarbures. "Si on laisse aller la nature, même les sites très contaminés retrouvent un état d'équilibre grâce à la colonisation de bactéries et de champignons. En isolant (Un isolant est un matériau qui permet d'empêcher les échanges d'énergie entre deux systèmes. On distingue : les isolants électriques, les isolants...) les espèces les plus efficaces dans cette lutte biologique, on gagne beaucoup de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.)."

Sélection naturelle et artificielle

Voilà la partie visible de ce projet de recherche qui pourrait conduire à une percée en matière de décontamination des sols. Intitulé "Amélioration de la biorestauration des sols pollués au moyen de la génomique environnementale", il exige un patient (Dans le domaine de la médecine, le terme patient désigne couramment une personne recevant une attention médicale ou à qui est prodigué un soin.) travail d'échantillonnage (L'échantillonnage est la sélection d'une partie dans un tout. Il s'agit d'une notion importante en métrologie : lorsqu'on ne peut pas saisir un événement dans son ensemble, il faut...) et d'expérimentation (L'expérimentation est une méthode scientifique qui consiste à tester par des expériences répétées la validité d'une hypothèse et à obtenir des données quantitatives permettant de l'affiner. Elle est pratiquée...) sur le terrain, ainsi que le séquençage (En biochimie, le séquençage consiste à déterminer l'ordre linéaire des composants d'une macromolécule (les acides aminés d'une protéine, les nucléotides d'un acide...) de l'ADN des espèces retenues. Il réunit au total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme. Exemple : "Le total des...) 16 chercheurs de l'UdeM et de l'Université McGill, dont plusieurs travaillent à l'IRBV. L'équipe compte par ailleurs quatre chercheurs, juristes et politologues spécialistes des aspects éthiques, environnementaux, économiques, légaux et sociaux de la génomique.

Le principe s'appuie sur un processus déjà connu dans le secteur, appelé "phytoremédiation (La phytoremédiation inclut toute technologie utilisant des plantes vasculaires, des algues (phycoremédiation) ou des champignons (mycoremédiation) pour éliminer ou contrôler des contaminations ou encore pour accélérer la...)", consistant à utiliser la matière végétale comme vecteur (En mathématiques, un vecteur est un élément d'un espace vectoriel, ce qui permet d'effectuer des opérations d'addition et de multiplication par un scalaire. Un n-uplet peut constituer un exemple...) de décontamination. "Mais dans un sol contaminé, ce n'est pas la plante (Les plantes (Plantae Haeckel, 1866) sont des êtres pluricellulaires à la base de la chaîne alimentaire. Elles forment l'une des subdivisions...) qui fait le plus gros du travail, soutient le professeur Lang, ce sont les microorganismes, c'est-à-dire les champignons et les bactéries qui accompagnent le système racinaire. Or, il existe des milliers d'espèces de microorganismes. Notre tâche consistera à désigner les meilleures combinaisons plante-champignon-bactérie."

C'est le botaniste Michel Labrecque qui s'occupe du volet végétal (Les classifications scientifiques classiques regroupent sous le terme végétal ([veʒetal]/[veʒeto]) plusieurs lignées d'organismes vivants qui, selon l'origine étymologique du terme, végètent....). Déjà, le saule apparait comme le meilleur porteur de ballon avec sa croissance rapide et sa feuillaison précoce; qui plus est, la tige (La tige est chez les plantes à fleurs, l'axe, généralement aérien, qui prolonge la racine et porte les bourgeons et les feuilles. La tige se ramifie généralement en branches et rameaux formant l'appareil caulinaire.) repousse plus généreusement lorsqu'elle est coupée. Il est donc inutile de planter de nouveaux arbres chaque année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.). Encore faut-il déterminer la meilleure espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type » ou « apparence ») est le taxon de base de la systématique. L'espèce...) de saule.

Un des meilleurs du pays

En accordant un budget (Un budget est un document comptable prévisionnel distinguant les recettes et les dépenses.) de 7,6 millions de dollars sur trois ans, Génome (Le génome est l'ensemble du matériel génétique d'un individu ou d'une espèce codé dans son ADN (à l'exception de certains virus...) Canada, Génome Québec et d'autres partenaires s'attendent à des retombées concrètes sur le marché de la décontamination des sols - estimé à 30 milliards au Canada seulement. "Le fait qu'il est arrivé en deuxième place parmi les meilleurs projets du pays nous a quand même un peu surpris", concède le professeur Lang, qui jouit d'une réputation mondiale en génomique et bio-informatique (On regroupe sous le terme de bioinformatique un champ de recherche multi-disciplinaire où travaillent de concert biologistes, informaticiens, mathématiciens et physiciens, dans le but de résoudre un problème scientifique...) et qui a publié dans les plus grandes revues.

Dans les nouveaux laboratoires lumineux du Centre sur la biodiversité (La biodiversité est la diversité naturelle des organismes vivants. Elle s'apprécie en considérant la diversité des écosystèmes, des...), où Mohamed Hijri vient tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) juste d'emménager avec son équipe, on est totalement absorbé par ce projet. Une vingtaine de personnes ont été embauchées au cours des derniers mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) ou le seront sous peu pour assurer l'évolution rapide des travaux.

La participation de Suha Jabaji et Charles Greer, de l'Université McGill, est un atout important dans la réalisation du projet. "Il s'agit d'une vraie collaboration interdisciplinaire (Un travail interdisciplinaire intègre des concepts provenant de différentes disciplines.) et interinstitutionnelle. C'est le produit d'un effort d'équipe", mentionne B. Franz Lang.

"Ici, on recevra par camions (Le camion est un véhicule automobile à roues destiné à transporter des marchandises. Le routier (routière) ou camionneur (camionneuse) a pour profession la conduite d'un camion.) la matière végétale coupée sur nos terres expérimentales à la fin de la saison afin de l'analyser en détail", indique-t-il à l'intérieur d'une pièce munie de plusieurs appareils de mesure.

Au deuxième étage du Centre, les agents de recherche s'emploieront à séquencer les échantillons. Des robots et des appareils de haute précision valant au total plusieurs centaines de milliers de dollars sont encore dans leur emballage. Mais pas pour longtemps, car le projet doit donner des résultats concrets à court et moyen termes - c'est une exigence des bailleurs de fonds.

Pour B. Franz Lang, ce projet marque un point (Graphie) culminant dans sa carrière. "Je suis étroitement associé à la recherche fondamentale (La recherche fondamentale regroupe les travaux de recherche scientifique n'ayant pas de finalité économique déterminée au moment des travaux. On oppose en général la recherche fondamentale à la recherche appliquée. Cette...). Et ce que nous faisons ici est un aboutissement des 25 dernières années de travail. Cette application concrète (La concrète est une pâte plus ou moins dure obtenue après extraction d’une matière première fraîche d’origine...) de la science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir...) n'aurait jamais pu être possible sans mes travaux précédents en recherche fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.), et je tiens à le signaler aux politiciens qui décident de notre financement", dit-il.

Dans son laboratoire, cinq personnes ont déjà trouvé un emploi dans le cadre de ce projet, et c'est loin d'être fini. En plus de mettre la main à la pâte - il ne refusera pas d'aller sur le terrain et de manipuler des échantillons -, le professeur Lang voit au processus de transfert des connaissances avec l'aide d'Univalor et du Bureau Recherche-Développement-Valorisation. "Un travail que peut difficilement faire un chercheur en début de carrière."

Déjà, des entreprises sont à la porte de son laboratoire et des ententes de partenariat sont en voie d'être signées. Si le projet donne des résultats commerciaux, B. Franz Lang veut qu'une bonne partie des retombées revienne à la recherche à l'UdeM et à l'Université McGill, dans les domaines connexes à ce projet. "Ce sera une façon d'assurer la relève à longue échéance", commente le chercheur.
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