logo Essonne

Methylomirabilis oxyfera, ou l'oxygène avant l'heure

En utilisant des techniques de séquençage de l'ADN, une équipe internationale de scientifiques, dont des chercheurs de l'Université d'Evry et du Génoscope, a découvert une nouvelle voie de production d'oxygène par une bactérie.

Génome de Methylomirabilis OxyferaToute la complexité de cette expérience consistait à isoler le génome de Methylomirabilis Oxyfera. Sur cette image, on perçoit bien en orange le marquage du génome de cette bactérie mélangé à l’ADN d’autres bactéries, en bleu.
© Katharina Ettwig / Radboud University Nijmegen

Elle se nomme Methylomirabilis Oxyfera. C’est une bactérie anaérobie, c’est-à-dire qu’elle vit sans oxygène. Plus fort encore, elle est capable d’en produire. Les chercheurs ont annoncé sa découverte à l’occasion de la publication d’un article dans la prestigieuse revue Nature, en mars dernier. Parmi eux, des biologistes de l’Université d’Evry et du Génoscope. "Cela tendrait à montrer, mais pour l’instant ce n’est qu’une supposition, que certaines bactéries produisaient déjà de l’oxygène avant l’apparition de la photosynthèse, explique Denis Le Paslier, directeur de recherche au CNRS, chef de laboratoire à l’Institut génomique du CEA, partie prenante dans le projet (1). Au cours de l’apparition de la vie, il y aurait donc une étape supplémentaire. On sait depuis longtemps que certaines bactéries opèrent la photosynthèse avec le dioxyde de carbone pour générer de l’oxygène. En revanche, que certaines bactéries puissent le faire sans la photosynthèse, ça c’est nouveau ! "
Retour en arrière, il y a 3,5 milliards d’années. Les bactéries apparaissent. L’atmosphère primitive de la Terre était alors dépourvue d’oxygène... Jusqu’à maintenant, on connaissait trois voies de synthèse de l’oxygène dans la nature. Les plantes, les algues et certaines bactéries, toutes via la photosynthèse. Avec cette découverte, c’est une quatrième voie de production d’oxygène qui est mise au jour. Et qui complique les théories relatives à son apparition sur Terre.
 
Des cuillères de boue

"Tout commence en 2006. Nos collègues de l’Université hollandaise sont allés prélever des cuillères de boue dans des marais", raconte Denis Le Paslier. Dans ces prélèvements, l’équipe de chercheurs découvre dans un premier temps cette bactérie anaérobie. Ils se rendent compte en laboratoire qu’elle est capable d’oxyder le méthane, très présent dans l’atmosphère primitive il y a 3,5 milliards d’années, sans utiliser pour autant l’oxygène libre de l’air. Elle utilise à la place des nitrites, des composés à base d’azote et d’oxygène.
Suite à ces premières constatations, les chercheurs poursuivent leurs expériences. "Le travail en laboratoire a été long et complexe. Les bactéries Methylomirabilis Oxyfera sont présentes en trop petite quantité pour être analysées. Il nous a fallu les isoler pour les cultiver, puis attendre d’en avoir en quantité suffisante."

Hypothèse

Ensuite, les chercheurs ont extrait l’ADN de Methylomirabilis Oxyfera d’une culture complexe mais enrichie. "Après avoir obtenu suffisamment d’ADN, on a pu le séquencer, précise Denis Le Paslier. Et c’est en analysant le génome que nous nous sommes rendu compte que les gènes classiquement impliqués dans l’utilisation des nitrites étaient absents. Nous avons donc supposé que cette bactérie était dotée d’une autre voie d’oxydation, qu’elle était capable de produire elle-même de l’oxygène et de l’utiliser pour oxyder le méthane. Ce que nous avons démontré en réussissant à capter cet oxygène produit."

Et c’est cela qui fait dire aux scientifiques - sous le sceau de l’hypothèse - que certaines bactéries, alors que l’atmosphère terrestre et la photosynthèse n’existaient pas, produisaient déjà de l’oxygène il y a quelques 3,5 milliards d’années. Une nouvelle piste de recherche qui ouvre des voies insoupçonnées et qui soulève de nombreuses questions.



(1) Ont participé à cette expérience : Université Radboud, Nijmegen, dpt de microbiologie, dpt de biologie moléculaire et dpt d’informatique biomoléculaire, Hollande ; CEA/CNRS - Génoscope d’Evry, France ; Université d’Evry Val d’Essonne, France ; Institut Max Planck, pour la microbiologie marine, Bremen, Allemagne ; Université de Bielefeld, centre de biotechnologies, Allemagne.