Une étude récente révèle que les archées, d'anciens micro-organismes, utilisent l'hydrogène gazeux pour survivre dans des environnements extrêmes, offrant ainsi un aperçu d'applications biotechnologiques potentielles dans la production d'hydrogène et une économie verte durable.
Une équipe internationale de scientifiques a transformé notre compréhension des archées, anciens ancêtres microbiens de l'homme datant de deux milliards d'années, en démontrant leur utilisation de l'hydrogène gazeux.
Les résultats, publiés dans Cellule, révèlent comment ces micro-organismes génèrent de l'énergie en consommant et en produisant de l'hydrogène. Cette méthode simple mais fiable leur a permis de survivre et de prospérer dans certains des environnements les plus extrêmes de la Terre pendant des milliards d'années.
L'article, dirigé par des scientifiques du Biomedicine Discovery Institute de l'Université Monash, dont le professeur Chris Greening, le professeur Jill Banfield et le Dr Bob Leung, réécrit le manuel de biologie fondamentale.
Les anciennes stratégies énergétiques d'Archaea
Le Dr Bob Leung a déclaré que cette découverte sur l'une des formes d'existence les plus anciennes de la Terre pourrait également soutenir l'existence humaine, notamment en concevant de nouvelles façons d'utiliser l'hydrogène pour une future économie verte.
« Les humains n’ont commencé que récemment à penser à l’utilisation de l’hydrogène comme source d’énergie, mais les archées le font depuis un milliard d’années. Les biotechnologues ont désormais la possibilité de s’inspirer de ces archées pour produire industriellement de l’hydrogène.
Tout en haut de la pyramide de la vie, il y a trois « domaines » de la vie : les eucaryotes (dans lesquels appartiennent les animaux, les plantes et les champignons), les bactéries et les archées. Les archées sont des organismes unicellulaires qui peuvent vivre dans les environnements les plus extrêmes de la Terre. La théorie scientifique la plus largement acceptée suggère également que les eucaryotes, comme les humains, ont évolué à partir d’une très ancienne lignée d’archées fusionnant avec une cellule bactérienne par échange d’hydrogène gazeux.
« Notre découverte nous rapproche de la compréhension de la manière dont ce processus crucial a donné naissance à tous les eucaryotes, y compris les humains », explique Leung.
L’équipe a analysé le génome de milliers d’archées à la recherche d’enzymes productrices d’hydrogène, puis a produit les enzymes en laboratoire pour étudier leurs caractéristiques. Ils ont découvert que certaines archées utilisent des types inhabituels d’enzymes appelées (FeFe)-hydrogénases.
Découverte de diverses enzymes dans des environnements extrêmes
Les archées produisant ces enzymes utilisant l'hydrogène ont été trouvées dans bon nombre des environnements les plus difficiles de la Terre, notamment les sources chaudes, les réservoirs de pétrole et les profondeurs des fonds marins.
On pensait que ces hydrogénases étaient limitées à seulement deux « domaines » de la vie : les eucaryotes et les bactéries. Ici, l’équipe a montré qu’ils sont présents dans les archées pour la première fois et qu’ils sont remarquablement divers dans leur forme et leur fonction.
Non seulement les archées ont le le plus petit enzymes utilisant l'hydrogène, mais ce sont aussi celles qui contiennent le plus complexe enzymes utilisant l’hydrogène.
L’article montre que certaines archées possèdent les plus petites enzymes productrices d’hydrogène de toutes les formes de vie sur Terre. Cela pourrait offrir des solutions rationalisées pour la production d’hydrogène biologique en milieu industriel.
Le professeur Chris Greening a déclaré que ces découvertes sur la manière dont les archées utilisent l'hydrogène ont des applications potentielles pour la transition vers une économie verte.
« L’industrie utilise actuellement de précieux catalyseurs chimiques pour utiliser l’hydrogène. Cependant, la nature nous apprend que le fonctionnement des catalyseurs biologiques peut être très efficace et résilient. Pouvons-nous les utiliser pour améliorer la façon dont nous utilisons l’hydrogène ?
Avec des origines anciennes et des applications potentielles en biotechnologie, les archées continuent de captiver les chercheurs et offrent des voies prometteuses pour de nouvelles découvertes et applications.
