Quand le génie génétique vient au secours de l'industrie minière

La bactérie Escherichia coli pourrait à terme remplacer les appareils d'analyse élémentaire.

En quelques mots, un opéron permet la régulation de l'expression de certains des gènes qui le constituent – et donc de la synthèse de quelques protéines par la bactérie – en fonction de la présence ou de l'absence d'un signal moléculaire. Ce signal régulateur agit comme un "interrupteur", permettant ou non l'expression de ces gènes (dits de structure), en se fixant à la séquence d'ADN au niveau d'un gène opérateur appartenant à l'opéron. Dans le cas présent, l'opéron golTSB découvert par l'équipe argentine garantit l'expression des gènes de structure uniquement en présence de cations Au. Enfin, les chercheurs américano-australiens ont modifié l'opéron afin que la présence d'or entraîne la synthèse d'une enzyme, la β-galactosidase, dont l'activité est facilement détectable : cela constituera le signal mesurable évoqué plus haut.

Ainsi, la synthèse de l'enzyme par la bactérie modifiée s'avère corrélée de façon linéaire avec la concentration en or dans l'environnement bactérien. Le biocapteur fonctionne : il permet de traduire la présence de cations Au en quantité d'enzymes. Le seuil de quantification est fixé par les chercheurs à 20 parties par milliard (soit 0,1 mM), soit seulement un ordre de grandeur au-dessus du seuil obtenu avec les méthodes habituelles, comme la spectrométrie par torche à plasma.

Reste toutefois à lever quelques limitations décelées chez ce biocapteur innovant. Contrairement à ce qui était attendu d'après les résultats publiés par l'équipe argentine, l'opéron s'avère également sensible à la présence d'autres cations métalliques, comme l'argent, le plomb ou l'arsenic. Ces trois éléments sont dits indicateurs d'un filon aurifère, car fréquemment présents à proximité : la piètre spécificité de l'opéron rend ainsi difficile l'analyse d'échantillons contenant, en sus de l'or, d'autres métaux. Les chercheurs ont néanmoins réussi à passer outre cette difficulté en utilisant une technique d'extraction sélective qui permet de ne solubiliser que les cations d'or : ils ont ainsi pu analyser de façon précise et rapide cinq échantillons prélevés sur des terrains d'exploration australiens, malgré la présence dans la roche de plusieurs autres métaux. On pourrait alors imaginer coupler cette bactérie chercheuse d'or avec une autre bactérie, naturelle cette fois, capable de minéraliser l'or soluble. Les bactéries auront alors définitivement mis les orpailleurs au chômage...

Source : C.M. Zammit et al., A Whole-Cell Biosensor for the Detection of Gold, PLoS ONE, 9 août 2013.

Crédit photo : John C. H. Grabill - Library of Congress ; Eric Erbe - Agricultural Research Service.


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