Des bactéries mangeuses de PFAS

L’idée de se débarrasser des PFAS (substances per- et polyfluoroalkylées, dites « polluants éternels ») grâce à des bactéries a éclos dans des laboratoires strasbourgeois. Il s’agit d’utiliser les propriétés enzymatiques* des bactéries pour briser la liaison chimique qui rend les PFAS aussi résistants à l’altération – la liaison carbone-fluor, l’une des plus fortes qui soit. Deux méthodes sont employées : la culture de bactéries en présence de PFAS sur boîte de Petri (photo) ; et le recours à la microfluidique pour réaliser cette culture dans des microgouttelettes, utilisées comme autant de tubes à essai miniatures.                                  *Enzyme : protéine qui, dans une cellule, facilite une réaction chimique.

Vouloir recourir aux bactéries pour dégrader des PFAS est une chose. Encore faut-il savoir lesquelles utiliser. Les chercheurs du laboratoire Architecture et réactivité de l’ARN (dirigé par Michaël Ryckelynck) se servent de puces microfluidiques moulées dans de la résine de silicone. On collecte d’abord de la terre ou de l’eau polluée aux PFAS ; puis on récupère les bactéries présentes dans ces échantillons pour les mettre en culture dans des microgouttelettes. Lesquelles seront triées par les canaux extrêmement fins (de l’ordre du micromètre, soit 0,001 millimètre) des puces.

Le bloc de silicone est percé à différents endroits pour permettre le raccordement de la puce microfluidique à un appareillage dédié, notamment des tubulures qui achemineront les microgouttelettes chargées en bactéries dans les canaux de la puce. On peut ainsi analyser à haute cadence chacune de ces gouttelettes : contiennent-elles ou non des bactéries capables de produire les enzymes à même de dégrader les PFAS ?

La dernière étape de fabrication de la puce microfluidique consiste à souder le bloc de résine de silicone à une plaque de verre, afin de rendre l’ensemble hermétique. Pour ce faire, le bloc de résine et la plaque sont placés dans un four à plasma pendant plusieurs minutes. Lorsque la « cuisson » est terminée, la puce microfluidique est prête à l’emploi.

Vient le moment de raccorder la puce microfluidique aux tubulures. Chaque gouttelette qui y est acheminée contient bactéries et PFAS issus d’échantillons d’eau ou de sols contaminés. Les scientifiques ajoutent au milieu de culture un ARN particulier – un aptamère, capable de déceler spécifiquement la présence d’ions de fluor (fluorure).

Lorsque la présence d’ions de fluor (fluorure) est décelée spécifiquement, la gouttelette devient vert fluorescent, signalant la rupture de la liaison carbone-fluor – et donc la dégradation de PFAS. Grâce à la microfluidique, les scientifiques peuvent chaque jour cribler des millions de bactéries et espérer trouver l’aiguille dans la botte de foin.

Une fois le tri effectué, les chercheurs approchent les gouttelettes fluorescentes d’une lampe à plasma. Le champ électrique généré par celle-ci permet de « casser » les gouttelettes et de récupérer les bactéries intéressantes.

En parallèle à la microfluidique, l’approche plus classique de la culture cellulaire en boîte de Petri est utilisée au laboratoire Génétique moléculaire génomique microbiologie (GMGM, unité CNRS/Université de Strasbourg), dans l’équipe dirigée par Stéphane Vuilleumier. Des échantillons d’eau ou de sols contaminés aux PFAS sont mis en suspension dans des milieux de culture liquides pour sélectionner les bactéries potentiellement capables de les dégrader. Ces cultures sont ensuite transférées sur un milieu solide. Le gel présent dans les boîtes contient des nutriments nécessaires à la croissance des bactéries ainsi qu’un indicateur de pH. Si les bactéries cultivées se nourrissent sur ce milieu en dégradant un composé fluoré, le milieu aura tendance à s’acidifier, passant alors du vert au jaune.