Ideonella sakaien : La solution à la pollution plastique ?

Par Alizée WAGNERBiocalendrier de l'Avent, Biocalendrier de l'Avent 2020
© whitcomberd / Adobe Stock

En 2016, une bouteille en plastique de type PET a été choisie au hasard dans une station de recyclage au Japon. Cette bouteille a été envoyée à des laboratoires qui y ont fait une découverte incroyable. Sur cette bouteille, ils ont trouvé une colonie de bactéries qui dégradait le plastique. Elles sont beaucoup étudiées de nos jours et constituent une solution éventuelle pour combattre les déchets plastiques que nous produisons en tonnes chaque jour.

Ideonella sakaiensis  © Shosuke Yoshida et al.

Ideonella sakaiensis est une protéobactérie aérobie hétérotrophe. Cela signifie qu’elle nécessite du dioxygène pour survivre et qu’elle a besoin d’une source externe de carbone pour synthétiser sa matière organique. Les protéobactéries sont également caractérisées par le fait de posséder un flagelle qui leur permet de se déplacer. 
La bactérie est en forme de bâtonnet et ne possède pas de pigmentation. En colonie, elle peut apparaître sous une couleur crème laiteuse. Elle se développe idéalement dans des températures autour de 30° C. Petit miracle, cette bactérie est capable de dégrader le plastique de type PET en conditions aqueuses pour l’utiliser comme source de carbone et donc comme source d’énergie.1

PET signifie Polyéthylène Téréphtalate et c’est un plastique fabriqué à partir d’hydrocarbures fossiles (pétrole). Il est de plus l’un des plastiques les plus abondants à la surface du globe. On l’utilise pour la fabrication de bouteilles, de films et toute forme de plastique relativement robuste et transparente. Le PET est considéré comme « indégradable » par l’environnement et il est fabriqué à partir de deux composants : l’éthylène glycol EG et l’acide téréphtalique TPA, deux composés facilement réutilisables à eux seuls.

Ce problème est bien connu dans le monde du plastique, car la grande majorité de ces derniers sont composés de plusieurs molécules inséparables sous leur forme commercialisée. C’est là qu’intervient Ideonella sakaiensis. En effet, cette bactérie est capable de diviser le PET en ses composants initiaux par l’action couplée de deux enzymes.

  • La première enzyme aux propriétés hydrolysantes du PET est la PET hydrolase ou PETase2. Celle-ci a la capacité d’hydrolyser les multiples liaisons ester au sein du PET pour le transformer en plusieurs molécules de MHET (acide mono 2-hydroxyéthyl téréphtalique).
  • La deuxième enzyme est appelée MHET hydrolase ou MHETase3. Cette enzyme a la capacité d’hydrolyser le MHET, produit de la première hydrolyse du PET. Après cette action enzymatique, on obtient l’éthylène glycol EG et l’acide téréphtalique TPA.
© Shosuke Yoshida et al.

L’avantage de transformer MHET en EG et TPA est que les deux composants sont immiscibles dans les conditions naturelles, et plus on baisse la température, moins ils sont miscibles. Ainsi, Ideonella sakaiensis dégrade le PET en le transformant en deux molécules directement réutilisables car elles se séparent par elles-même. 

L’utilisation de la protéobactérie semble idéale. Il y a cependant un problème avec cette technique : elle est extrêmement lente. En effet, seules, les bactéries ont besoin de six semaines pour dégrader un morceau de PET de la taille d’un ongle de pouce préalablement transformé en poudre. De plus, Ideonella sakaiensis est capable de dégrader uniquement le plastique de type PET.

Cependant les scientifiques n’abandonnent pas. Des techniques de génétique sont employées pour produire des enzymes plus performantes et donc plus rapides. L’idée est de créer une telle enzyme en mutant le gène codant respectivement pour PETase et MHETase. Si un clone mutant satisfaisant est créé, on va chercher à extraire l’ADN à son origine pour l’insérer dans une bactérie sous forme de vecteur. En effet, la bactérie choisie aura comme propriété de se multiplier rapidement pour produire les enzymes mutées d’intérêt en masse.

Celles-ci pourront alors être commercialisées et utilisées dans des techniques de biodégradation simples : on ajoute du plastique en poudre dans un milieu aqueux. Puis on ajoute les deux enzymes et on laisse réagir. Les composés vont se séparer naturellement et pourront être soit purifiés et réutilisés tels quels, soit dégradés par d’autres micro-organismes.

Ideonella sakaiensis pourrait donc bien être la solution à la pollution plastique. Du moins pour le plastique de type PET.

Article écrit par Alizée Wagner

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