Les archées sont de petits micro-organismes unicellulaires (microbes) qui forment l’un des trois domaines de la vie cellulaire, avec les bactéries et les eucaryotes. Ils ne possèdent pas de noyau et appartiennent donc aux procaryotes comme les bactéries. Les archées méthanogènes forment du méthane comme produit final de leur métabolisme énergétique ( catabolisme ), un produit intermédiaire important dans le cycle mondial du carbone , qui affecte beaucoup plus le climat que le dioxyde de carbone . Les méthanogènes se trouvent principalement dans les tourbières, les rizières, le fumier et dans le tube digestif des ruminants.
Jusqu’à présent, il était considéré comme scientifiquement établi que les méthanogènes n’ont pas d’autre moyen de conservation de l’énergie et doivent donc produire du méthane. La voie réductrice de l’acétyl-coenzyme A (acétyl-CoA), qui a plusieurs étapes en commun avec la méthanogenèse et qui est responsable de la synthèse des composants cellulaires (anabolisme) des méthanogènes, pourrait représenter une telle alternative. En effet, c’est le seul processus métabolique qui peut être impliqué à la fois dans le catabolisme et dans l’anabolisme.
Le professeur Michael Rother, microbiologiste à la Technische Universität Dresden, et son équipe, ainsi que des collègues de Göttingen, Leipzig et Helsinki, ont maintenant étudié un phénomène particulier dans l’archéon méthanogène Methanosarcina acetivorans: Lors de la croissance sur monoxyde de carbone (CO), M. acetivorans forme peu de méthane et le flux de carbone cellulaire est significativement détourné de la voie méthanogène vers l’acétyl-CoA. L’acétate produit à partir de la voie de l’acétyl-CoA permet directement la synthèse de l’adénosine triphosphate (ATP) par phosphorylation au niveau du substrat.
Rother et son équipe veulent maintenant savoir si le métabolisme de l’organisme peut être complètement « forcé » en acétogénèse, c’est-à-dire si le trait méthanogène est bien essentiel. L’équipe a réussi et a fini par sélectionner un mutant qui s’est développé sans formation significative de méthane, c’est-à-dire qui s’était transformé en acétogène. Les analyses génétiques, génomiques et protéomiques de la souche sélectionnée ont révélé que même si des composants cruciaux de la chaîne respiratoire étaient désormais absents, l’enzyme qui produit son substrat (un hétérodisulfure) était toujours essentielle à la survie.
« Cette apparente contradiction ne peut s’expliquer que par un anabolisant jusque-là inconnu – et le rôle essentiel de l’hétérodisulfure, que nous devons maintenant comprendre », déclare le professeur Rother, ajoutant : « C’est quelque chose de renverser un paradigme aussi ancien, à savoir que tous les méthanogènes sont obligatoirement méthanogènes. En fait, ils ne sont probablement pas aussi limités dans le métabolisme énergétique qu’on le pensait auparavant. De plus, la possibilité de convertir le métabolisme méthanogène en métabolisme acétogène apparemment plus simple suggère que la méthanogenèse pourrait avoir évolué à partir d’une ancienne version de la voie de l’acétyl-CoA. »
Si la flexibilité du métabolisme énergétique observée dans M. acetivorans est plus répandu qu’on ne le pensait auparavant, il pourrait conduire à des approches visant à réduire les émissions de méthane d’origine humaine sans avoir à inhiber complètement ces organismes importants.
Source de l’histoire :
Matériaux fourni par Technische Universität Dresde. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.
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