Des bactéries exotiques  produisent naturellement de l’électricité, mais elles ne peuvent le faire qu’en présence de produits chimiques spécifiques. La bactérie E. coli peut se développer sur un vaste ensemble de sources, ce qui nous a permis de produire de l’électricité dans de nombreux environnements, notamment à partir des eaux usées.

Dans un article publié dans la revue Joule, l’équipe de  la professeure  Ardemis Boghossian , de l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, annonce une avancée en bio-électronique en améliorant les capacités de la bactérie E. coli commune à produire de l’électricité. Les autres contributeurs  appartiennent à l’Université de Chongqing, College of Environment and Ecology ( Chine ), et à l’Université de Fribourg-en-Brisgau, Institut de biologie III ( Allemagne)

Une modification pour transférer l’électricité

Organisme commun de la recherche biologique,  E. coli a été modifiée pour produire de l’électricité au moyen d’un processus appelé transfert extracellulaire d’électrons (EET). Les chercheuses et chercheurs de l’Ecole Polytechnique  Fédérale de Lausanne (EPFL) ont modifié l E. coli afin qu’elle présente un meilleur EET . Les méthodes utilisées jusqu’à présent  nécessitaient des produits chimiques spécifiques pour la production d’électricité. E. coli modifiée peut produire de l’électricité tout en métabolisant divers substrats organiques.

L’une des principales innovations  des travaux des scientifiques est la création d’une voie EET complète une prouesse encore jamais réalisée pour la production d’électricité. En intégrant des composants de Shewanella oneidensis MR-1, une bactérie connue pour sa capacité à produire de l’électricité, les chercheuses et chercheurs ont créé une voie optimisée qui traverse les membranes internes et externes de la cellule, et le milieu ces parois. Cette nouvelle voie permet de tripler la production d’électricité par rapport aux stratégies classiques.

Les eaux usées comme terrain de jeu

E. coli modifiée a montré des performances remarquables dans divers environnements, notamment dans les eaux usées d’une brasserie. Là où les bactéries électriques exotiques ont échoué, E. coli modifiée a montré son potentiel pour le traitement des déchets à grande échelle et la production d’énergie.

« Au lieu d’injecter de l’énergie dans le système pour traiter les déchets organiques, nous produisons de l’électricité tout en traitant les déchets organiques, faisant ainsi d’une pierre deux coups », affirme Ardemis Boghossian. « Nous avons testé notre technologie directement sur les eaux usées recueillies à la brasserie de Lausanne Les Brasseurs. Les microbes électriques exotiques n’ont pas pu survivre, alors que nos bactéries électriques modifiées ont pu se multiplier rapidement en se nourrissant de ces déchets. »

Les implications de l’étude vont au-delà du traitement des déchets. Capable de produire de l’électricité à partir d’un vaste ensemble de sources, la bactérie E. coli modifiée peut être utilisée dans les piles à combustible microbiennes, l’électro-synthèse et la bio-détection. Sa flexibilité génétique permet d’adapter  la bactérie à des environnements et à des matières premières spécifiques, ce qui en fait un outil polyvalent pour le développement de technologies durables.

« Nos travaux arrivent à point nommé, car les microbes bioélectriques modifiés repoussent les limites dans un nombre croissant d’applications concrètes », explique Mohammed Mouhib, principal auteur de l’article. « Nous avons établi un nouveau record par rapport au niveau technique précédent, qui ne s’appuyait que sur une voie de transfert d’électrons partielle. Ce sont aussi les meilleurs résultats obtenus jusqu’à maintenant avec ce microbe, utilisé dans un article récemment publié. Avec tous les efforts de recherche actuellement déployés dans ce domaine, nous sommes très confiants quant à l’avenir des bactéries bioélectriques, et impatients de faire évoluer cette technologie. »