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De rares espèces de champignons microscopiques, du genre Fusarium, étaient déjà connues pour être capables de dégrader le PETPET. Toutefois, les champignons microscopiques ont souvent une croissance assez lente (par rapport aux bactériesbactéries). Par ailleurs, la quantité de PET à éliminer (56 millions de tonnes de PET ont été produits dans le monde entier en 2013) nécessitera soit des micro-organismesmicro-organismes consommateurs à croissance rapide, soit des micro-organismes produisant une moléculemolécule particulièrement efficace pour détruire le PET.
Photographie en microscopie électronique à balayage d’un fragment de PET dégradé par la bactérie dévoreuse de plastique. L’encadré montre l’aspect du PET avant dégradation, l’échelle est 0,5 mm. © sciencemag.org
Comment le PET, molécule artificielle issue de la chimie, peut-il être dégradé par des micro-organismes ?
Toute cellule a besoin pour sa croissance d'une source de carbone et d'une source d'énergieénergie. Le carbonecarbone constitue le « squelette » de toutes les molécules organiques. L'énergie, elle, est extraite grâce à des réactions d'oxydation. Une seule et même molécule peut suffire pour apporter ces deux facteurs essentiels à la survie cellulaire, à condition toutefois pour la cellule de posséder l'arsenal enzymatiqueenzymatique nécessaire pour assurer sa dégradation.
Certaines enzymes présentent une spécificité large de substrat, c'est-à-dire qu'une même enzymeenzyme peut transformer des molécules différentes (bien qu'ayant une parenté structurale). Ainsi, une molécule artificielle (comme le PET) peut présenter une structure suffisamment proche d'une molécule naturelle pour être transformée par une enzyme reconnaissant la molécule naturelle. Des mutations dans le gènegène codant cette enzyme peuvent permettre la production d'une enzyme reconnaissant plus spécifiquement la molécule artificielle, ici le PET.
Modification du site actif d'une enzyme. © SD, Futura
La bactérie Ideonella sakaiensis 201-F6 a été isolée en 2016 parmi des micro-organismes présents sur des débris de PET prélevés dans l'environnement, cette molécule représentant alors la principale source de carbone et d'énergie. Cette bactérie produit une première enzyme, nommée PETase, qui dégrade le polymèrepolymère PET en molécule plus simple - monomèremonomère d'acideacide mono(2-hydroxyéthyl)-téréphtalique MHET -, laquelle est à son tour dégradée par une seconde enzyme.
Voie de dégradation enzymatique du PET chez la bactérie Ideonella sakaiensis 201-F6. © sciencemag.org
Reste maintenant à améliorer les performances de croissance de la bactérie et d'efficacité enzymatique de la PETase. Le travail de recherche et d'optimisation sera sûrement long avant une mise en œuvre de grande échelle, mais c'est une découverte prometteuse.
