Découverte de la production d'oxygène par une bactérie anaérobie

Une collaboration internationale de chercheurs, à laquelle participent le CEA, le CNRS et l'Université d'Evry-Val-d'Essonne, vient de montrer que la bactérie anaérobie (1) Methylomirabilis oxyfera, que l'on pensait capable d'oxyder le méthane sans oxygène, non seulement en utilise bel et bien, mais surtout produit elle-même cet oxygène. Cette nouvelle voie de production d'oxygène pourrait être antérieure à l'apparition de la photosynthèse et éclaire d'un jour nouveau l'évolution des processus métaboliques autour de l'oxygène. Ces résultats sont publiés le 25 mars par la revue Nature.

Le méthane étant une molécule très stable, il était généralement admis que sa dégradation sans oxygène ou sulfate était impossible. Pourtant, en 2006, une équipe de chercheurs a découvert une bactérie capable d'oxyder le méthane sans utiliser d'oxygène. A la place, ce microorganisme utilise des nitrites, que l'on trouve notamment dans les sédiments d'eau douce des zones agricoles.

La même équipe vient aujourd'hui de montrer que cette bactérie, par un processus enzymatique entièrement nouveau, produit en fait elle-même de l'oxygène à partir des nitrites et l'utilise pour oxyder le méthane.

La compréhension de cette nouvelle voie de production d'oxygène a été compliquée par le fait que cette bactérie se développe très lentement, dans un milieu anaérobie, et dans une communauté microbienne complexe. Les chercheurs du Genoscope (2) ont utilisé une approche globale en séquençant l'ensemble des ADN de cette communauté (métagénomique). A partir de ces données de séquences, ils sont parvenus à reconstituer le génome complet de Methylomirabilis oxyfera. Les résultats obtenus ont permis de montrer que les gènes classiquement impliqués dans la réduction des nitrites étaient absents de ce génome. Cela a conduit les chercheurs à suggérer qu'il existe une autre voie de réduction des nitrites chez cette bactérie anaérobie et qu'elle est capable de produire elle-même son oxygène et de l'utiliser pour oxyder le méthane. Cette hypothèse a été démontrée par les scientifiques qui sont parvenus à capturer cet oxygène endogène (3).

Selon les chercheurs, cette nouvelle voie de production d'oxygène pourrait avoir préexisté à l'apparition de la photosynthèse il y a plusieurs milliards d'années rendant possible l'existence d'un métabolisme aérobie (4) dans une atmosphère dépourvue d'oxygène.


Notes:

(1) Anaérobie: se dit d'une bactérie qui peut vivre en l'absence d'oxygène.

(2) Le Genoscope (Institut de génomique, Direction des sciences du vivant, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives) est dirigé par Jean Weissenbach, directeur de recherche CNRS et médaille d'or du CNRS 2008.

(3) Oxygène endogène: oxygène ne provenant pas du milieu extérieur mais produit directement par la bactérie.

(4) Métabolisme aérobie: métabolisme qui nécessite de l'oxygène.