13/03/2014 - Découvert un processus clé dans un type de micro-organismes produisant du méthane

Menéame

Un groupe international de scientifiques, avec la participation Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Salamanque (IRNASA, centre du CSIC) a découvert un processus réglementaire clé dans un type de micro-organismes produisant du méthane, le composant principal du gaz naturel.

Ce processus est similaire à celui qui active la photosynthèse dans les plantes et le trouve dans des micro-organismes cancérigènes représente un changement important pour la biologie évolutionnaire. C’est pourquoi le travail a été publié dans la prestigieuse revue scientifiqueProceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS).

Les protéines connues sous le nom thiorédoxines régule la photosynthèse dans les plantes, car elles agissent comme un capteur qui distingue la lumière de l’obscurité. Maintenant, chercheurs de deux universités américaines, Virginia Tech et la Université de Californie à Berkeley, ainsi que le IRNASA et d’autres collaborateurs ont découvert qu’ils sont également présents dans un type d’archéas qui sont des organismes métanogènes, c’est-à-dire des producteurs de méthane.

Monica Balsera, chercheur de l’IRNASA signataire de l’article, explique que l’importance de cette étude est de " démontrer pour la première fois que dans les archéas fonctionne le système de régulation des thiorédoxines, qui avait été beaucoup étudié dans les plantes et qui existe aussi dans d’autres organismes, des bactéries aux cellules humaines," commente dans les déclarations à DiCYT, car ils agissent comme molécules antioxydantes, facilitant la réduction d’autres protéines.

En particulier, les scientifiques ont analyséMethanocaldous jannaschii, un métanogène qui habite dans des environnements extrêmes dépourvus d’oxygène, comme les zones hydrothermales et les volcans. Dans cette archée, les thiorédoxines pourraient réparer les protéines endommagées par des processus oxydatifs, donc ils seraient très importants pour leur permettre d’accomplir leurs fonctions. C’est pourquoi les chercheurs soulignent que "un processus biologique aussi important que la formation de méthane est réglementé par ce système."

Implications dans la bioénergie et la médecine

La découverte est très pertinente car les métanogènes ont un rôle fondamental dans de nombreux processus biologiques, par exemple le cycle du carbone. Dans ce processus, la biomasse constituée de plantes mortes est transformée en gaz grâce à ces micro-organismes sans besoin d’oxygène. Ce principe permet de produire du méthane à partir de déchets agricoles, d’élevage ou industriels. C’est pourquoi, bien qu’il s’agisse d’une recherche fondamentale, elle est directement liée au gaz naturel et a donc des implications pour la production de bioénergie. D’autre part, le méthane est un gaz à effet de serre, de sorte que tout ce qui touche à sa production est également lié au changement climatique.

De même, ces micro-organismes sont présents dans le système digestif de certains animaux pour contribuer à la digestion. Chez l’homme, ils sont localisés dans l’intestin épais, de sorte que cette connaissance, appliquée à la médecine, pourrait avoir des implications dans le domaine de la nutrition.

Les micro-organismes dans lesquels les thiorédoxines ont été trouvées sont très peu évolués et si anciens que "on peut déduire que ce mécanisme était présent sur Terre avant même l’existence de l’oxygène ," mais il faut des études supplémentaires pour confirmer l’évolution de ce système.

Collaboration internationale

L’histoire de cette enquête a commencé en 2007, quand Bob Buchanan, professeur à l’Université de Californie à Berkeley, et Monica Balsera travaillaient ensemble en Allemagne. "Nous avons commencé à étudier les aspects évolutifs des thiorédoxines et, par des analyses bio-informatiques, nous avons commencé à voir que certains composants qui se croyaient exclusifs des plantes se trouvaient aussi dans d’autres organismes photosynthétiques, dont les archéas," note l’experte. L’Université de Kiel, en Allemagne, a également participé à la recherche, en s ’. Elle a effectué une partie de son étude sur la physiologie des micro-organismes.

Après la publication de ce travail sur les PNAS, l’IRNASA tente de caractériser biochimiquement et structurellement chacun de ces composants du système de thiorédoxines en collaboration avec deux autres groupes de recherche salamantines: celui de Rubén Martínez, du département de microbiologie et génétique de l’Université de Salamanque, et celui de José María de Pereda, du Centre de recherche sur le cancer.

Référence bibliographique

Dwi Susanti, Joshua H. Wong, William H. Vensel, Usha Loganathan, Rebecca DeSantis, Ruth A. Schmitz, Monica Balsera, Bob B. Buchanan and Biswarup Mukhopadhyay. 'Thioredoxin targets fundamental processes in a methane-producing archaeon, Methanocaldococcus jannaschii'. PNAS, 2014. doi: 10.1073/pnas.1324240111

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INARSA / José Pichel Andrés (DICYT)

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