Certains organismes sont capables de fabriquer des minéraux à l'intérieur de leurs cellules à partir des éléments qui les entourent (métaux, soufre, carbone, oxygène, etc.). Ces matériaux fabriqués, appelés biominéraux, sont semblables à des cristaux ou des pierres. Ils servent des fonctions très différentes selon les espèces, comme la formation d'un exosquelette ou la production de protéines.
Une équipe du BIAM (CEA, CNRS, AMU) vient de révéler dans la revue The ISME Journal que le nombre de bactéries capables de biominéralisation était bien plus grand que ce que la communauté scientifique imaginait. L'étude est signée par la chercheuse du BIAM Caroline Monteil accompagnée par un consortium de chercheurs. Ils ont aussi découvert un grand nombre de données sur les mécanismes physiologiques et moléculaires de ces microorganismes qui fabriquent des minéraux, en particulier le carbonate de calcium amorphe (c'est-à-dire non cristallin).
Des techniques d'analyses innovantes et de nouvelles perspectives écologiques
Les prélèvements ont été faits dans le lac de Pavin en Auvergne car il présente des propriétés physiques et géochimiques particulières dues à son origine volcanique. Afin d'étudier les microorganismes dans leur environnement naturel, les chercheurs du BIAM ont mis au point des techniques innovantes d'analyse en microbiologie environnementale, génomique et minéralogie avancées. Les avancées dans la cryotomographie et la microscopie électronique ont par exemple permis de déterminer que les structures minérales pouvaient représenter jusqu'à 68 % du volume cellulaire chez certaines espèces.
Les biologistes ont aussi étudié le génome de ces microorganismes grâce à une collaboration avec le centre national de séquençage « Génoscope ». Ils ont alors trouvé une très grande variété génétique parmi les espèces capables de fabriquer du carbonate de calcium, ainsi que différentes voies métaboliques pour fixer le carbone. Ce résultat montre que la biominéralisation de ce minéral offre probablement un avantage évolutif aux organismes dans leur milieu.
De futures recherches permettront d'évaluer plus précisément l'impact environnemental que peuvent avoir tous ces organismes dont on vient de découvrir la biominéralisation. Est-ce que ces bactéries agissent comme des puits naturels en capturant le CO₂ présent dans leur environnement, ou est-ce qu'elles stockent uniquement le CO₂ produit par leur propre respiration ? À terme, ces résultats pourraient servir en écologie dans les recherches centrées sur l'absorption du carbone et la dépollution de certains éléments.