Sur les friches industrielles, des bactéries ont appris à se nourrir de la pollution

Un gramme de terre peut abriter des milliards de bactéries, formant un écosystème complexe et essentiel. Ces micro-organismes jouent un rôle clé dans la décomposition de la matière organique, le recyclage des nutriments et même la dépollution naturelle des sols. À Pittsburgh, aux États-Unis, une région marquée par son passé industriel, ces bactéries ont développé des stratégies uniques pour survivre dans des environnements pollués. Par exemple, certaines espèces ont évolué pour se nourrir de polluants comme les BTEX (benzène, toluène, éthylbenzène et xylènes), des composés dérivés du pétrole souvent cancérogènes. Ces adaptations montrent comment la vie microbienne peut transformer des défis écologiques en opportunités, offrant des pistes pour des solutions de dépollution durables.

Les friches industrielles sont des terrains autrefois occupés par des activités industrielles ou commerciales, aujourd’hui abandonnés et souvent pollués. À Pittsburgh, dans la région de la Rust Belt (littéralement « ceinture de rouille »), des sites comme Hazelwood Green illustrent ce phénomène. Pendant plus d’un siècle, ce site de 72 hectares a abrité une usine sidérurgique, la Jones & Laughlin Steel Co, qui employait des milliers de personnes et a contribué à faire de Pittsburgh la « ville de l’acier ». Aujourd’hui, ces friches posent des défis majeurs pour leur reconversion, car les sols y sont contaminés par des hydrocarbures, des métaux lourds et d’autres polluants toxiques. Pourtant, ces terrains deviennent aussi des laboratoires naturels pour étudier l’adaptation des micro-organismes à la pollution.

Lorsque des polluants comme les BTEX contaminent un sol, ils exercent une pression de sélection sur les bactéries présentes. Les microbes capables de tolérer ou de dégrader ces substances survivent et se reproduisent, transmettant parfois cette capacité à d’autres bactéries par échange de gènes. À Hazelwood Green, des décennies de pollution ont ainsi créé une sorte d’expérience évolutive involontaire. Les chercheurs de l’université Carnegie Mellon, comme Catherine Armbruster, étudient ces communautés microbiennes en prélevant des échantillons de sol à différentes profondeurs. Leur objectif est de comprendre comment ces bactéries ont évolué pour dégrader les polluants et si cette adaptation peut être exploitée pour dépolluer d’autres sites.

Pour identifier les bactéries capables de dégrader les polluants, les chercheurs utilisent des techniques avancées comme le séquençage métagénomique. Cette méthode permet d’analyser l’ADN de tous les micro-organismes présents dans un échantillon de sol, sans avoir à les cultiver individuellement. À l’université Carnegie Mellon, les scientifiques extraient l’ADN des carottes de sol (échantillons cylindriques prélevés verticalement) et comparent les communautés microbiennes selon les zones et les niveaux de contamination. Ils cherchent notamment des gènes associés à la dégradation des BTEX. Ces données sont ensuite cartographiées pour comprendre l’impact durable de la pollution sur ces écosystèmes.

Pour vérifier si une bactérie peut se nourrir d’un polluant, les chercheurs la cultivent dans un milieu minimal ne contenant que ce polluant comme source de carbone. Si la bactérie se développe, cela prouve qu’elle peut le dégrader. Par exemple, à l’université Carnegie Mellon, des milliers de bactéries sont testées simultanément grâce à un partenariat avec l’AI Science Foundry, un laboratoire robotisé automatisé. Ces tests permettent d’identifier les microbes les plus efficaces pour dépolluer les sols. Les outils développés, comme BTEXgenie, analysent aussi les génomes bactériens pour prédire leurs capacités de dégradation, accélérant ainsi la recherche.

La bioremédiation est une méthode de dépollution qui utilise des micro-organismes pour éliminer les contaminants de l’environnement. Elle est déjà employée pour traiter les marées noires ou les eaux usées, mais son efficacité varie selon les polluants et les sites. L’un des défis majeurs est d’identifier des bactéries capables de dégrader un polluant spécifique tout en survivant dans les conditions du milieu contaminé. Les recherches menées à Pittsburgh montrent que les microbes naturellement adaptés à la pollution pourraient offrir des solutions plus efficaces. En comprenant comment ces bactéries métabolisent les polluants, les scientifiques espèrent améliorer les méthodes de bioremédiation et réduire les coûts de dépollution des friches industrielles.