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Source : Quotidien de la science et de la technologie

Science and Technology Daily, Pékin, 13 août (Reporter Zhang Mengran) Selon le site officiel de l'Ecole polytechnique fédérale de Zurich, une équipe de l'école a proposé une nouvelle méthode d'utilisation de bactéries pour produire de la cellulose. Cette méthode suit le mécanisme évolutif de la sélection naturelle, permettant aux scientifiques de produire rapidement des dizaines de milliers de variantes bactériennes et de sélectionner les souches qui produisent le plus de cellulose.

Les scientifiques ont tenté de transformer les micro-organismes en « usines de production » vivantes, capables de produire plus rapidement de grandes quantités de produits souhaités. Cela nécessite une modification ciblée des génomes bactériens ou la culture des souches bactériennes les plus adaptées.

La bactérie acétique K.sucrofermentans peut produire de la cellulose de haute pureté. Les matériaux cellulosiques aident à la cicatrisation des plaies et préviennent les infections et sont très demandés dans les applications biomédicales, les matériaux d'emballage et les textiles. Cependant, le type sauvage de cette bactérie se développe lentement et produit une quantité limitée de cellulose. Il a donc fallu trouver un moyen d’augmenter sa production.

L’équipe de recherche a utilisé la nouvelle méthode pour cultiver avec succès plusieurs variantes de bactéries acétiques qui produisaient 70 % de cellulose en plus que les souches originales.

L’équipe a d’abord irradié des cellules bactériennes avec de la lumière ultraviolette pour détruire au hasard des sites dans l’ADN bactérien. Ils ont ensuite placé les bactéries dans une pièce sombre pour empêcher la réparation des dommages à l’ADN, induisant ainsi des mutations. Ils ont utilisé de minuscules instruments pour encapsuler chaque cellule bactérienne dans une petite goutte de solution nutritive et ont permis aux cellules de produire de la cellulose pendant une période de temps spécifique. Après la période d’incubation, la microscopie à fluorescence a été utilisée pour analyser quelles cellules bactériennes produisaient le plus de cellulose et quelles cellules bactériennes produisaient très peu ou pas de cellulose.

À l’aide d’un système de tri récemment développé, l’équipe a automatiquement trié les cellules bactériennes qui ont évolué pour produire de grandes quantités de cellulose. Le système de tri est entièrement automatisé et très rapide. Il suffit de quelques minutes pour scanner 500 000 gouttelettes avec un laser et trier les gouttelettes les plus riches en cellulose. Finalement, 4 souches ont été sélectionnées, dont la production de cellulose était 50 à 70 % supérieure à celle du type sauvage.

Les cellules d'Acetobacter ont évolué pour se développer à l'interface de l'air et de l'eau dans des bouteilles en verre et produire des tapis de cellulose. Le poids naturel de ce tampon est compris entre 2 et 3 mg et son épaisseur est d'environ 1,5 mm. La variante évoluée produisait des tapis de cellulose presque deux fois plus lourds et épais que le type sauvage.

La prochaine étape de l'équipe consistera à tester le nouveau micro-organisme dans des conditions industrielles réelles.

La cellulose est le polysaccharide le plus répandu et le plus abondant dans la nature. Certaines souches de bactéries acétiques peuvent synthétiser la cellulose, mais le taux de synthèse dans des conditions naturelles est trop lent pour répondre aux besoins humains. Cette fois, l'équipe a imité la « méthode de sélection naturelle », laissant des cellules capables de produire une grande quantité de cellulose, éliminant les cellules « paresseuses et glissantes » et aidant les cellules des bactéries acétiques à « évoluer ». Un système de tri nouvellement développé joue un rôle important en « reconnaissant » d'un seul coup d'œil qui sont les « bons employés » dans la production de cellulose. Ensuite, les chercheurs scientifiques vérifieront davantage si cette bactérie acétique évoluée peut jouer un rôle dans l’augmentation de la production et des revenus dans la production industrielle.