Le bioplastique naturel par excellence sert de nourriture aux animaux
Une nouvelle étude apporte des éclairages inattendus sur la manière dont les plastiques PHA biodégradables se décomposent dans la nature
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Bien avant que les humains ne découvrent les Plastiques biodégradables, les micro-organismes avaient déjà inventé les leurs. De nombreuses bactéries et archées produisent des bioplastiques naturels appelés polyhydroxyalcanoates (PHA), qu’elles stockent à l’intérieur de leurs cellules comme réserves de carbone et d’énergie.
Jusqu’à présent, les scientifiques pensaient que seuls les micro-organismes eux-mêmes pouvaient décomposer ces substances. Des chercheurs de l’Institut Max Planck de microbiologie marine de Brême, en Allemagne, viennent de remettre en cause cette hypothèse de longue date. Dans une étude publiée dans *Nature Ecology & Evolution*, ils démontrent que des animaux allant des vers marins et des étoiles de mer aux espèces terrestres, y compris les vers de terre, possèdent des enzymes capables de dégrader les PHA microbiens. Ces résultats révèlent une voie jusqu’alors négligée par laquelle le carbone microbien peut intégrer les réseaux trophiques animaux.
Tout a commencé avec un ver marin attronnant appelé Olavius algarvensis. Il n’a ni bouche ni intestin. À la place, il cultive des bactéries symbiotiques sous sa peau et les digère pour se nourrir. »« L’une des bactéries symbiotiques de ce ver stocke d’énormes quantités de carbone sous forme de PHA », explique l’auteure correspondante Nicole Dubilier, directrice de l’Institut Max Planck de microbiologie marine. « Nous nous sommes demandé si le ver avait développé un moyen d’accéder à cette riche réserve d’énergie. »
La réponse était : oui. Les chercheurs ont découvert chez le ver une enzyme qui décompose les PHA microbiens en petites molécules utilisables par les animaux. Des images à haute résolution ont en outre montré que cette enzyme est produite exactement à l’endroit où le ver digère ses symbiotes. Cela suggère que le ver peut accéder aux PHA stockés par ses partenaires bactériens.
L’équipe a ensuite exploré les génomes de l’ensemble du règne animal et a découvert, à sa grande surprise, des enzymes apparentées – chez plus de 66 espèces animales représentant neuf phyla différents. Des expériences en laboratoire ont confirmé que des enzymes provenant d’animaux phylogénétiquement éloignés – notamment une éponge, un ver de terre et un collembole – dégradent également les PHA microbiens. « C’était là la véritable surprise », déclare la première auteure, Caroline Zeidler, de l’Institut Max Planck de microbiologie marine. « Ce qui a commencé par une décuverture chez un seul ver marin s’est avéré être une capacité très répandue, partagée par des animaux issus de branches très différentes de l’arbre de la vie. »
Les PHA microbiens sont présents à l’état naturel dans les sols, les sédiments et les milieux aquatiques du monde entier. Ils sont produits dès que des micro-organismes stockent un excès de carbone en vue d’une utilisation ultérieure et comptent parmi les rares plastiques d’origine naturelle qui sont entièrement biodégradables. Comme les PHA sont de plus en plus souvent fabriqués pour servir d’alternatives durables aux plastiques conventionnels, comprendre comment ils se dégradent dans la nature est devenu un domaine de recherche important.
Les nouvelles découvertes de Mme Dubilier et de son équipe suggèrent que les animaux, en collaboration avec des micro-organismes, pourraient contribuer à la dégradation de ces bioplastiques naturels. Plus fondamentalement, elles révèlent que les animaux peuvent exploiter une réserve microbienne de carbone que l’on croyait jusqu’alors inaccessible pour eux.
« Notre étude modifie notre compréhension de qui peut utiliser ces réserves microbiennes de carbone », explique Maggie Sogin, co-auteure correspondante, qui a mené une grande partie de ces travaux à l’Institut Max Planck de microbiologie marine et occupe désormais le poste de maître de conférences à l’Université de Californie, à Merced. « Les animaux se nourrissent probablement de ce bioplastique naturel depuis des centaines de millions d’années – nous ne le découvrons que maintenant. »
Les chercheurs soulignent qu’il reste encore beaucoup à apprendre sur l’ampleur de ce processus dans la nature et sur son importance dans le cycle du carbone. Néanmoins, cette décuverture ouvre une nouvelle perspective sur les interactions entre les micro-organismes et les animaux et met en évidence la façon dont l’étude d’organismes inhabituels peut révéler des processus biologiques tout à fait inattendus.
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