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Comment le méthane est-il produit dans les océans ?

Comment le méthane se forme t-il dans les océans ? Une équipe de recherche dirigée par William Metcalf, de l’Institut de biologie génomique de l’Université de l’Illinois, vient d'apporter des éléments de réponse décisifs à cette question. On savait déjà que certains micro-organismes marins anaérobiques (qui vivent sans oxygène) peuvent produire du méthane mais le problème est que ce sont précisément les régions océaniques riches en oxygène qui sont saturées en méthane.

David Karl, de l’Université de Hawaï et Edward DeLong (MIT), avaient formulé l'hypothèse que le méthane océanique pouvait être produit par certains des micro-organismes possédant une enzyme capable de casser une liaison carbone-phosphore et de produire du gaz à partir d’acide méthylphosphonique. Mais cette théorie restait à confirmer par l'observation sur le terrain. C'est ce qu'a fait tout à fait fortuitement l’équipe de Metcalf.

Ces chercheurs travaillaient en effet sur les mécanismes de résistance des bactéries à certains antibiotiques et sur les moyen de les contourner pour développer de nouvelles classes d'antibiotiques. C'est dans ce cadre qu'il ont travaillé sur des  phosphonates et les acides phosphoniques car certaines bactéries produisent des phosphonates pour inhiber la croissance de leurs congénères : pour "digérer" ces phosponates, les bactéries doivent en effet casser une puissante liaison chimique carbone-phosphore, ce qui n'est possible qu'au prix d'une grosse consommation d'énergie qui ralentit considérablement le métabolisme des bactéries concernées. Les laboratoires cherchent donc activement de nouveaux composés ayant cette liaison carbone-phosphore pour concevoir de nouvelles familles d'antibiotiques.

C'est en décortiquant le génome (65 millions de paires de bases et 1 847 gènes répertoriés) de l’archée Nitrosopumilus maritimus (une archéobactérie sans noyau de la famille appartenant aux eucaryotes), un des micro-organismes unicellulaire marins les plus communs présent dans les mers du globe, que l'équipe de W. Metcalf, a repéré des gènes clés qui commandent la synthèse des enzymes indispensables à la production de phosphonates. Ce mécanisme a ensuite été confirmé expérimentalement et les chercheurs ont montré qu'effectivement Nitrosopumilus maritimus est capable de produire des polymères à base d’aminoéthylphosphonate, ainsi que du méthylphosphonate. La pièce manquant au puzzle théorique proposé par Karl et DeLong venait d'être trouvée !

Quand une archée Nitrosopumilus maritimus meurt, les micro-organismes voisins viennent capter son méthylphosphonate et peuvent ainsi s'approvisionner en phosphore, ce qui entraîne l'émission du méthane sous-marin. Cette découverte majeure va permettre d'éclairer d'une lumière nouvelle les processus de formation et d'émission des gaz à effet de serre et particulièrement du méthane, un gaz à effet de serre 23 fois plus puissant que le CO2, dont  les émissions ont augmenté de 150 % depuis le début de la révolution industrielle et qui est responsable pour plus de 20 % du changement climatique.

Article rédigé par Mark FURNESS pour RTFlash

Science

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