Microbiologie. le microbe qui mange les déchets radioactifs

Une bactérie étrange, baptisée Conan, résiste aux radiations. Des cousines encore plus efficaces pourraient être utilisées pour décontaminer les sites nucléaires américains.

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Il y a huit ans, alors qu’ils essayaient d’évaluer la profondeur d’une cuve de déchets nucléaires à l’aide d’une pique en métal, des scientifiques découvrirent soudain quelque chose qui les fit frémir : une substance visqueuse et transparente – vivante – s’accrochait à leur perche.
Ils isolèrent le spécimen dans une chambre forte en béton. Puis des techniciens placés derrière une vitre de 1 mètre d’épaisseur étalèrent un peu de cette substance dans une boîte de Petri à l’aide de bras robotisés. Ils identifièrent alors une colonie d’étranges bactéries orange. Ces bactéries avaient survécu à une dose de radiations quinze fois supérieure à la dose fatale pour un être humain. Et elles s’étaient acclimatées à un “bouillon de sorcière” de produits chimiques toxiques, s’étonnera plus tard un article scientifique. Le microbe découvert fut baptisé Kineococcus radiotolerans.
Pour le ministère de l’Energie américain (DOE), cette découverte est capitale. Il est en effet en quête de micro-organismes très particuliers, des bactéries qui se développent dans des conditions extrêmes : les extrémophiles. Ces supermicrobes peuvent survivre dans les endroits les plus inhospitaliers de la planète, supporter des doses massives de radiations, prospérer à des températures supérieures à 100°C et résister à des produits chimiques qui tueraient pratiquement tout autre organisme vivant.
Cette résistance en fait des outils potentiellement précieux pour le DOE, qui s’efforce de trouver le moyen de décontaminer certains sites comme celui de Savannah River, en Caroline du Sud [utilisé pour la fabrication de plutonium militaire il y a cinquante ans, et pour le stockage de déchets radioactifs depuis], ou celui de Hanford, près de Richland, dans l’Etat de Washington [utilisé entre autres pour la fabrication des premières bombes nucléaires américaines]. Selon le DOE, dépolluer ces sites à l’aide de méthodes conventionnelles – c’est-à-dire en utilisant des traitements chimiques et des robots – pourrait coûter près de 260 millions de dollars [200 millions d’euros].
Les extrémophiles, tel le microbe découvert sur le site de Savannah River, éliminent les toxiques en les métabolisant en composants relativement inoffensifs. Ils atténuent la nocivité des déchets radioactifs en les transformant en des formes insolubles beaucoup moins susceptibles de s’infiltrer dans les nappes phréatiques et les ruisseaux. Selon le ministre de l’Energie, Spencer Abraham, les extrémophiles pourraient “dans un futur proche” recycler les déchets nucléaires. Pour la NASA, cette capacité des microbes à absorber des doses très élevées de radiations pourrait aider les équipages spatiaux à supporter les rayonnements provenant de l’espace lors des futurs voyages vers Mars. L’Institut national de la santé espère quant à lui que les superpouvoirs des microbes pourront aider les patients atteints du cancer à supporter des radiothérapies plus agressives. “C’est juste une question de temps, mais nous trouverons bientôt exactement ce dont nous avons besoin”, s’enthousiasme Ari Patrinos, directeur de la recherche biologique et environnementale au DOE.

Super-conan à l’abri dans un laboratoire militaire

Jusqu’à présent, les scientifiques ont répertorié au moins une dizaine d’extrémophiles. La première a été découverte en 1956 à Corvallis, dans l’Oregon. Alors que des scientifiques irradiaient des conserves de viande de cheval pour voir si la nourriture irradiée se conservait plus longtemps, ils s’aperçurent qu’une boîte gonflait de manière inquiétante. A l’intérieur, les scientifiques parvinrent à isoler une bactérie rose dont ils ne connaissaient pas l’existence. Elle fut officiellement baptisée Deinococcus radiodurans. Mais les chercheurs, stupéfaits de sa résistance, l’ont surnommé Conan le microbe. C’était le début de la légende et d’un débat qui continue d’agiter la communauté scientifique. Comme ces bactéries supportent des doses de radiations très nettement supérieures à n’importe quel organisme vivant sur cette planète, certains scientifiques ont avancé qu’ils avaient probablement été déposés par des comètes. D’autres soutiennent qu’il s’agit des premiers habitants de la planète, apparus au moment où la radioactivité était plus élevée. “Les capacités sidérantes de ces organismes ont le don de réveiller le poète qui sommeille en chacun de nous”, soupire John Battista, microbiologiste à l’université de Louisiane, pour qui les spéculations sur des origines extraterrestres ne doivent pas être prises au sérieux. D’autres extrémophiles ont récemment été découvertes sur des sommets montagneux stériles et dans les plaines glacées de l’Antarctique, remarque le chercheur. Selon lui, ces supermicrobes sont donc plutôt d’inoffensives créatures opportunistes qui ont trouvé le moyen de survivre dans des conditions d’extrême pénurie, qui rappelle-t-il, ont des effets aussi dévastateurs sur les cellules que la radioactivité. “Ce microbe [antarctique] se contente de se dessécher et peut ensuite être transporté par le vent.”
Dans la famille des extrémophiles, Conan n’était finalement qu’une mauviette. Il avait beau supporter les radiations, mais le toluène (un solvant) et certains autres produits chimiques qu’on trouve généralement dans les déchets des fabricants de bombes ne lui réussissaient pas du tout. En 1997, le ministère de l’Energie a donc commencé à travailler sur un microbe génétiquement modifié, surnommé Super-Conan par les chercheurs.
Super-Conan vit aujourd’hui dans une boîte de Petri à l’université de médecine militaire de Bethesda, dans le Maryland. Il peut supporter des produits chimiques redoutables ainsi que de hautes doses de radiations, mais, selon le chercheur qui l’a créé, Michael Daly, le gouvernement aurait peur de le laisser sortir. “Nous sommes arrivés à un point où il serait très intéressant de faire des essais sur le terrain”, dit-il, mais ses mécènes du ministère de l’Energie doutent que l’opinion publique soit prête à voir lâché dans la nature un organisme génétiquement modifié. Car l’appétit du microbe ne se limite peut-être pas aux seuls déchets nucléaires. Et si les scientifiques ont toujours affirmé que les bactéries extrémophiles découvertes dans la nature n’étaient pas dangereuses pour les humains, nul ne peut prédire quels seront les effets à long terme des micro-organismes modifiés génétiquement en laboratoire.
Plutôt que de se lancer dans cette périlleuse aventure, le DOE préfère s’en remettre à dame Nature et espère bien trouver un équivalent naturel de Super-Conan, explique Ari Patrinos. Il estime que moins de 1 % des formes de bactéries présentes sur la Terre ont été identifiées. “Il y tout ce qu’il faut ici-bas. Nous n’avons qu’à faire notre marché.”

20 % des gènes du microbe ont des fonctions inconnues

C’est ici que Kineococcus fait son entrée. Sous le site de Savannah River, installé à la va-vite au début des années 1950 pour devancer l’Union soviétique dans la course à la bombe H, sont enfouis 133 millions de litres de déchets radioactifs. Le DOE a encore plus à faire sur le site de Hanford, une usine d’armement datant de la Seconde Guerre mondiale, où des fuites de containers ont contaminé 208 kilomètres carrés de nappes phréatiques avec des produits radioactifs et chimiques hautement toxiques.
La bactérie orange ayant fait son nid dans une cuve de déchets nucléaires, personne ne pourra s’opposer à ce qu’on l’y replonge : c’est là son habitat naturel, disent les scientifiques de Savannah River. Selon eux, ils peuvent cultiver Kineococcus en laboratoire puis ensemencer les containers et les zones souterraines contaminées. Mais, d’après le microbiologiste Christopher Bagwell, il faudra encore étudier pendant cinq ans au moins les gènes de ce superorganisme avant d’envisager de telles expériences. Les scientifiques savent en effet comment il se comporte et se nourrit – il adore le maltose –, mais malgré cinquante ans passés à étudier ce genre de bactérie, ils ne comprennent toujours pas comment elle peut survivre dans des conditions aussi hostiles. Christopher Bagwell explique que Kineococcus a démontré ses capacités à décomposer des herbicides, des solvants industriels, des composés chlorés et d’autres substances hautement toxiques, tout en évoluant dans un environnement radioactif qui anéantit les autres êtres vivants et colore le verre en marron. Mais, dit-il, 20 % des gènes du microbe ont des “fonctions inconnues”.

John J. Fialka

ADN réparable

Conan le microbe – de son nom scientifique Deinococcus radiodurans – n’est pas insensible aux radiations. Une dose de 1,5 million de rads, soit trois mille fois la dose mortelle pour un être humain, fait éclater son génome en des centaines de fragments. Mais la bactérie dispose de nombreuses enzymes de réparation et réussit à rapiécer la totalité de son ADN en vingt-quatre heures. D’autres organismes sont capables de réparer leur ADN, mais pas aussi efficacement, peut-on lire dans Québec Sciences. Le secret de la résistance de Conan résiderait dans la structure de son ADN, confiné dans un “anneau” unique. Celui-ci maintiendrait en place les morceaux brisés, qui resteraient ainsi à disposition pour être recollés, alors que dans les autres organismes, ils sont le plus souvent perdus.

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