Un duo d’enzymes bactériennes se montre ultra efficace pour décomposer le plastique

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Depuis l’essor du plastique il y a plusieurs décennies, la pollution aux plastiques a gagné tous les endroits de la planète, des fonds océaniques aux forêts tropicales en passant par les sommets montagneux. Alors que plusieurs procédés de recyclage et de traitement du plastique sont à l’étude, la solution pourrait tout simplement venir de la Nature elle-même. Des chercheurs ont en effet découvert qu’un duo d’enzymes bactériennes décomposait le plastique avec une efficacité redoutable. Une solution qui pourrait être utilisée à grande échelle dans le futur.

En combinant une enzyme nouvellement découverte avec une ancienne version mutante développée accidentellement il y a quelques années, une équipe composée majoritairement des mêmes chercheurs a créé une nouvelle enzyme mutante qui décompose efficacement le PET (polyéthylène téréphtalate). Cette énorme augmentation d’efficacité pourrait représenter une voie importante pour le futur recyclage du plastique, même si pour le moment, éviter les produits en plastique reste le moyen le plus efficace de gérer notre pollution.

Aujourd’hui, les déchets plastiques fabriqués par l’Homme ont pratiquement envahi tous les endroits de notre planète, et le PET est le thermoplastique le plus courant de tous, généralement utilisé pour les bouteilles et les vêtements. Dans le monde naturel, il faut des siècles pour que ce plastique se décompose complètement, mais même depuis le peu de temps que ces produits ont existé sur notre planète, certaines bactéries se sont adaptées pour les décomposer en quelques jours.

Un duo d’enzymes bactériennes pour une décomposition six fois plus efficace

En 2016, le premier de ces organismes a été découvert dans une usine de recyclage au Japon — Ideonella sakaiensis. Au fil des ans, la recherche a montré que la bactérie sécrète une enzyme de dégradation du plastique appelée PETase, pour décomposer les bouteilles d’eau en PET. Une seconde enzyme a été découverte et a été appelée MHETase. Ensemble, les deux enzymes créent le partenariat parfait pour détruire le plastique.

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Analyses structurelle, topologique et dynamique des enzymes PETase et MHEtase. Crédits : Brandon C. Knott et al. 2020

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Alors que la PETase décompose la surface des plastiques, les chercheurs affirment que la nouvelle enzyme découpe encore plus les composés, jusqu’à ce qu’il ne reste que les éléments de base, offrant la promesse de recycler essentiellement le plastique dans son intégralité. Le simple fait de mélanger la PETase avec la nouvelle enzyme MHETase était suffisant pour doubler la dégradation du PET.

Schéma expliquant la décomposition du plastique par la bactérie I. sakaiensins.

En utilisant le puissant synchrotron Diamond Light Source au Royaume-Uni comme source de faisceaux de rayons X intenses, McGeehan et ses collègues ont révélé la structure de la nouvelle enzyme par cristallographie aux rayons X, ce qui leur a ensuite permis de lier minutieusement les deux enzymes, créant un duo inséparable.

Dans la nature, il n’est pas inhabituel que les enzymes sécrétées par des bactéries travaillent les unes avec les autres, décomposant la cellulose, la chitine et d’autres structures cellulaires résistantes. « Étant donné que les systèmes microbiens naturels ont évolué pendant des millions d’années pour dégrader de manière optimale les polymères récalcitrants, il n’est peut-être pas surprenant, avec le recul, qu’une bactérie du sol telle que I. sakaiensis ait évolué avec la capacité d’utiliser un système à deux enzymes », concluent les auteurs.

Sources : PNAS

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