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N°356-357 octobre-novembre 2011
N° thématique : Le rayonnement synchrotron, une lumière pour comprendre la chimie
Pagination : 102-104
Rubrique : Environnement, écotoxicité et Univers
Mots-clés : Microscopie, rayonnement synchrotron, bactéries, état d'oxydation du fer, biominéralisation.
Comment certaines bactéries oxydent le fer en l'absence de dioxygène : implication pour l'environnement et la recherche de traces de vie ancienne
par Karim Benzerara, Jennyfer Miot, Guillaume Morin
À gauche, image en cryomicroscopie électronique en transmission d'une coupe de cellule encroûtée par les phases riches en fer. Ceux-ci se forment initialement au niveau de la paroi et apparaissent denses aux électrons. L'agrandissement d'une portion de la paroi montre la présence de globules d'environ 8,2 nm de diamètre, qui sont peu denses aux électrons et qui par comparaison avec les données de microscopie X sont interprétés comme des globules de protéines. À droite, en haut : cartographie STXM du fer, trois cellules sont visibles. À droite, en bas : cartographie STXM du carbone présent dans les fonctions amides, c'est-à-dire au premier ordre les protéines. Une quatrième cellule apparaît ce qui suggère qu'elle n'est pas encroûtée par le fer. On remarque que la distribution des protéines est relativement homogène dans la cellule non encroûtée alors que les protéines sont concentrées sur le pourtour des cellules encroûtée. En comparant les données STXM et MET, on déduit que les protéines sont concentrées dans la paroi encroûtée des cellules sous la forme de globules nanométriques.
Les micro-organismes jouent depuis plusieurs milliards d'années un rôle majeur dans le fonctionnement
chimique de la surface de la Terre en catalysant de nombreuses réactions chimiques. Cet article présente une synthèse d'études réalisées sur des bactéries capables d'oxyder du fer(II) en l'absence de dioxygène et à pH neutre. Un tel processus peut avoir des implications environnementales via le piégeage de métaux lourds polluants et/ou pour l'étude du fonctionnement de la biosphère ancienne, notamment lorsque l'atmosphère et les océans n'étaient pas encore oxygénés. La formation de fer(III) induite par cette oxydation bactérienne conduit à la précipitation de phases minérales qui encroûtent les cellules. Le rayonnement synchrotron et en particulier l'utilisation de la microscopie des rayons X, en offrant la possibilité de mesurer et de cartographier le degré d'oxydation du fer et la spéciation du carbone, permet de progresser de manière significative dans la compréhension des mécanismes impliqués et de discuter l'impact de ces réactions biominéralisatrices sur la vie de ces micro-organismes grâce à la caractérisation des produits finaux.
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