Bioreporters et bioremédiation
Résumé du dossierDes OGM au service de l'environnement!
Le développement des activités humaines s’accompagne d’impacts sur les écosystèmes. Les activités industrielles émettent des composés chimiques, tels que des éléments traces (historiquement appelés métaux lourds) qui peuvent contaminer les eaux, l’air et les sols, mettant en péril les différents cycles biogéochimiques.
A l’heure où la protection de l’Environnement devient une priorité d’ordre public, les biotechnologies offrent de nouvelles perspectives pour préserver des écosystèmes. Des bactéries, des champignons et des plantes, naturellement résistantes à certains polluants, sont aujourd’hui utilisés pour détecter, confiner ou éliminer des substances potentiellement toxiques. Certains organismes sont génétiquement modifiés afin d’augmenter leurs capacités ou leur conférer de nouvelles propriétés.
De cette recherche biotechnologique, sont nés les Bioreporters : ces bactéries détectent des substances potentiellement toxiques et émettent un signal mesurable par l’homme. Certaines techniques de bioremédiation, ayant pour but l’assainissement des risques ou la décontamination d’un milieu à l’aide de plantes ou de micro-organismes, ont également bénéficié de l’essor du génie génétique : les organismes sont génétiquement modifiés pour prélever, stocker et/ou métaboliser des polluants contenus dans le sol ou l’eau. Même si la biotechnologie environnementale semble aujourd’hui être une solution complémentaire d’avenir pour traiter la contamination des milieux, elle fait face à certaines limites techniques et soulève des questions d’ordre éthique. Bien évidemment, la limitation de sources de contamination, dont les rejets industriels font partie, doit rester une priorité malgré tout.
La biotechnologie environnementale, c’est quoi ?
Qu’est ce qu’un Bioreporter ?
Comment fonctionne un Bioreporter ?
Un exemple concret : la détection du mercure (II) dans l’eau
La pollution au mercure : un réel problème environnemental
Des OGM, spécialistes de la détection du mercure
Des applications diverses
La bioremédiation, c’est quoi ?
La bioremédiation, une nouvelle technologie ?
Exemple de bioaugmentation chez une souche E.coli
Alors comment accroître la capacité de fixation du mercure par de la bactérie E.coli au mercure ?
Les plantes génétiquement modifiées, l’avenir de la dépollution ?
Des recherches en cours
Concernant les Bioreporters
A propos de la Bioremédiation
La question des OGM
Aujourd’hui, l’homme fait face à de sérieux problèmes environnementaux : amiante, mercure, plomb, hydrocarbures sont quelques uns des composés chimiques dont la dispersion dans les écosystèmes est accentuée par des activités humaines. La prise de conscience de l’impact d’une industrialisation croissante et des zones urbaines sur l’environnement renforce la nécessité de développer des techniques pour limiter la présence excessive de ces dangers, l’exposition de la faune, de la flore et de l’Homme, et pour assainir les milieux. Lorsque des composantes du milieu sont contaminées, il faut rechercher des solutions pour restaurer notre environnement, un patrimoine essentiel qui sera transmis aux générations futures.
Depuis quelques années, la biotechnologie environnementale s’est développée. Bénéficiant de l’essor de la génomique, elle ouvre aujourd’hui des perspectives intéressantes pour la protection durable de l’environnement ou l’assainissement des milieux en permettant la détection, le confinement ou l’élimination des polluants.
La biotechnologie environnementale, c’est quoi ?
La biotechnologie est une discipline utilisée par l’homme depuis déjà plusieurs milliers d’années : à l’époque, elle consistait à utiliser des micro-organismes tels que la levure pour la fabrication du pain et du vin. Aujourd’hui la biotechnologie est définie comme étant « l’application des principes scientifiques et de l’ingénierie à la transformation de matériaux par des agents biologiques pour produire des biens et des services ». En clair, la biotechnologie est la réunion de la biologie, de la chimie et du génie génétique. Les micro-organismes aujourd’hui utilisés sont modifiés génétiquement pour acquérir de nouvelles compétences ou augmenter leurs capacités d’action. Depuis quelques années, les biotechnologies jouent un rôle important dans de nombreux secteurs dont l’environnement. La biotechnologie environnementale s’est développée et elle propose des outils intéressants pour la détection de substances potentiellement toxiques tels que les Bioreporters, et des applications dans le domaine de l’assainissement ou la dépollution de matériaux (sols, déchets) ou d’eaux (bioremédiation).
Qu’est ce qu’un Bioreporter ?
Un Bioreporter est un outil biotechnologique qui permet de déterminer, de relever et de surveiller la présence de différents contaminants dans l’air, le sol et l’eau. C’est un micro-organisme, généralement une bactérie ou une levure génétiquement modifiée, qui produit un signal mesurable en réponse à un stimulus. Le stimulus peut-être un produit chimique ou un agent physique présent dans l’environnement du micro-organisme. Un système de détection externe permet de mesurer la réponse du Bioreporter au stimulus.
Comment fonctionne un Bioreporter ?
Tout comme les animaux, les bactéries perçoivent leur exposition à des dangers environnementaux. Quand une bactérie se trouve en présence d’un agent auquel elle est sensible, un promoteur s’active et les gènes qui lui sont liés, sont traduits en protéines pour aider la bactérie à combattre ou à s’adapter à l’agent auquel elle est exposée.
La capacité des bactéries à reconnaître un agent dans l’environnement va donc être utilisée pour détecter des polluants : ce sont les Bioreporters. Dans le cas du Bioreporter, certains de ces gènes sont retirés puis remplacés. Le Bioreporter contient alors deux éléments génétiques nécessaires à sa fonction de détection : un promoteur et un gène rapporteur (ou « reporter gene »). En s’activant lorsque la bactérie est au contact du polluant, le promoteur entraîne la transcription puis la traduction du gène rapporteur en protéines reporter. Celles-ci produisent alors un signal qui est transmis au système de détection externe.
Plusieurs types de gènes rapporteurs existent et les signaux qu’ils produisent peuvent être colorimétriques, fluorescents, lumineux, chimiolumineux ou électrochimiques. Bien que les modes de fonctionnement de ces gènes soient différents les uns des autres, le signal qu’ils produisent est toujours mesurable et proportionnel à la concentration de l’agent polluant.
Un exemple concret : la détection du mercure (II) dans l’eau
La pollution au mercure : un réel problème environnemental
L’eau est fréquemment contaminée par des substances potentiellement toxiques. Dans certaines régions du monde telles que l’Amazonie, la Colombie ou le Japon, un métal, le mercure, suscite un réel problème environnemental. Le mercure est un élément chimique constituant des sols et des roches; mais depuis la révolution industrielle, son rejet dans les lacs et les cours d’eau a été multiplié par trois. L’activité humaine n’y est pas étrangère : incinération des déchets contenant du mercure (piles électriques, amalgames dentaires, thermomètres, produits pharmaceutiques et cosmétiques), extraction de minerai ou combustion de charbon… L’homme est à l’origine de 50 à 75% des émissions atmosphériques de cet élément. Lessivé par les pluies, le mercure atmosphérique se retrouve dans les lacs et les cours d’eau ; il devient alors dangereux pour les êtres vivants. En effet, des bactéries présentes dans l’eau transforment le mercure en une forme organique potentiellement très toxique : le méthylmercure. Absorbé par la faune aquatique, ce composé remonte la chaîne alimentaire et contamine les poissons consommés par les hommes. L’absorption de mercure chez l’être humain peut entraîner de graves dommages au niveau du cerveau, de la moelle épinière, des reins, du foie et altérer le développement fœtal. Une exposition à long terme (chronique) peut même conduire, dans certains cas, au coma et à la mort. Une méthode physico-chimique de détection du mercure existe, mais elle est coûteuse et nécessite la présence d’un personnel formé. Face à un tel problème, une équipe américaine a élaboré, en juin 2003, une méthode de détection beaucoup plus rapide : un Bioreporter bioluminescent, c'est-à-dire une bactérie qui émet un signal lumineux observable à l’œil nu en présence de mercure.
Des OGM, spécialistes de la détection du mercure
Quelle bactérie utilise-t-on pour ce travail de détection ?
Une des plus communes : Escherichia Coli.Le Bioreporter bioluminescent en présence de mercure, est constitué d’une simple bande de papier filtre contenant des bactéries Escherichia coli génétiquement modifiées. Ces bactéries sont transformées par transgénèse : un ou plusieurs gènes sont introduits à l’intérieur de la cellule à l’aide d’un vecteur de clonage, un plasmide. Cette molécule d’ADN circulaire double-brin est une unité de réplication autonome, présente chez de nombreuses bactéries. Elle se réplique indépendamment du chromosome bactérien et n’est pas indispensable au métabolisme de la bactérie.
La création d’un Bioreporter bioluminescent nécessite l’introduction dans la bactérie E.coli d’un plasmide dans lequel le gène codant pour une protéine fluorescente est placé sous le contrôle d’un promoteur répondant sélectivement au polluant que l’on veut détecter, ici le mercure.Dans le cas de la détection du mercure, le promoteur merRo/p, qui s’active en présence du polluant, est inséré devant le gène lux CDABE du plasmide. Le mercure, s’il est présent dans de l’eau déposée sur la bande-test, pénètre dans la bactérie E.coli par diffusion passive ou transport actif. Il entre alors en contact avec le promoteur merRo/p et déclenche la transcription du gène lux en ARNm. Cet ARNm est traduit par le système ribosomique de la bactérie en une protéine, la luciférase, qui est une enzyme catalysant une réaction d’émission de lumière visible à l’œil nu.
Les bioreporters
En réalité, le promoteur merRo/p est un opéron : c’est un ensemble de gènes composé d’un promoteur et d’un opérateur. L’opérateur est bloqué en permanence par une molécule, le répresseur, qui empêche la fixation de l’ARN polymérase sur le promoteur : la transcription puis la production d’une protéine luminescente est dans ce cas impossible. Lorsque le mercure pénètre dans la bactérie, il se fixe sur le répresseur et l’inactive. Celui-ci ne peut alors plus se fixer sur l’ADN et laisse la place libre à l’ARN polymérase qui peut ainsi commencer la transcription du gène lux. Ainsi, lorsqu’elles entrent en contact avec du mercure, les bactéries E.coli génétiquement modifiées « s’illuminent ».
Ces cellules bioreporters sont immobilisées sur un support solide, ce qui permet une utilisation à long terme de ce mode de détection.
Le Bioreporter doit répondre à plusieurs critères :
- Il doit permettre la détection d’une molécule ou d’un ion de mercure parmi un million de molécules différentes.
- Le résultat de détection doit être obtenu en 30 minutes environ.
- Le Bioreporter doit être facilement transportable et se présenter en petit kit à usage unique.
- Le signal lumineux doit être observable de jour comme de nuit.
- Le Bioreporter doit pouvoir être conservé durablement à température ambiante.
- Le Bioreporter doit être simple d’utilisation.
Des applications diverses
Développés à l’origine pour l’analyse fondamentale des facteurs affectant l’expression de gènes, les Bioreporters ont aujourd’hui conquis de nombreux autres domaines de recherche que ce soit pour l’environnement, la santé, l’agriculture...
En Europe, de nombreuses recherches portant sur la création de biocapteurs bioluminescents au service de l’environnement, ont été mises en place. En effet, la présence de substances potentiellement toxiques dans nos écosystèmes pose aujourd’hui un réel problème environnemental et la mise au point d’outils permettant une détection facile de ces composés, sans nécessité d’analyse chimique, s’avère nécessaire pour mieux protéger les milieux. Par exemple, à l’Université de Lyon, des biocapteurs bioluminescents capables de détecter et de quantifier des éthers-carburants dans les eaux souterraines sont en cours d’élaboration. Ils font appel à des souches bactériennes capables de croître sur ces éthers : Rhodococcus ruber et Mycobacterium austroafricanum. En Espagne, une équipe de recherche de Grenade travaille également sur la mise au point d’un biocapteur luminescent au contact d’essences, grâce à une bactérie capable de dégrader des composants potentiellement toxiques tels que le toluène : Pseudomonas putida.
Des biocapteurs luminescents en présence d’arsenic ont été mis au point par des chercheurs suisses et testés avec succès au Vietnam. Dans un pays où l’eau est fortement contaminée par cet élément trace, ce biocapteur s’impose comme un outil de détection fiable, rapide et économique.Plusieurs souches de biosenseurs ont été mises au point par des chercheurs belges (Van der Lelie et al) pour détecter l’exposition aux élément traces (cuivre, nickel, plomb, etc) dans les sols.
Détournés à des fins domestiques, les biocapteurs pourraient également se révéler être des outils intéressants de détection de fuites de gaz, de fumées toxiques ou de polluants gazeux libérés par les peintures.
Appliqués au domaine médical, les Bioreporters pourraient permettre un examen rapide des tissus corporels lors de la recherche de protéines présentes lors de maladies ou pour la surveillance du taux de certains éléments dans le sang, telles que le glucose chez les diabétiques.
La bioremédiation, c’est quoi ?
La bioremédiation est littéralement « l’action de corriger un défaut, par exemple une pollution, à l’aide d’organismes vivants ». La bioremédiation est donc un ensemble de techniques qui utilisent les systèmes biologiques pour dépolluer l’air, l’eau et le sol : des organismes vivants sont utilisés pour absorber et/ou dégrader ou confiner une substance potentiellement toxique.
La bioremédiation isole, identifie et caractérise les micro-organismes capables de réaliser ces réactions. En effet, de par leur diversité, les micro-organismes peuvent dégrader, modifier la structure ou délocaliser différents types de polluants (hydrocarbure, mercure, plomb, dioxines,…). Les souches présentes naturellement dans les milieux à traiter sont utilisées préférentiellement mais des souches exogènes sélectionnées en laboratoire pour leur capacité de dégradation de composés spécifiques, peuvent être employées. L’utilisation de végétaux comme agents de confinement ou de dépollution est possible : c’est la phytoremédiation. Les plantes absorbent la substance par les racines ; elle est ensuite confinée à l’intérieur des vacuoles et/ou dégradée en molécules plus petites dans les racines ou les parties aériennes selon les contaminants et les propriétés spécifiques des espèces végétales.
Les racines des plantes peuvent être le promoteur de micro-organismes associés qui dégradent les substances organiques potentiellement toxiques (rhizodégradation).
La bioremédiation, une nouvelle technologie ?
La bioremédiation n’est pas une technologie nouvelle : en effet, l’utilisation d’engrais en agriculture et le traitement des eaux usées sont basés sur les micro-organismes et leurs capacités d’action. Quelques unes des actuelles technologies environnementales sont employées par l’être humain depuis la nuit des temps : l’utilisation de fumier comme engrais, par exemple, remonte à -6000 avant Jésus Christ. La technique la plus moderne de bioremédiation remonte, elle, à 1891, avec l’utilisation d’une plante pour le traitement des eaux usées. En fait, seul le terme « bioremédiation » est récent puisqu’il n’est apparu dans la littérature scientifique qu’en 1987. Il faudra cependant attendre les années 90, pour que les techniques de bioremédiation deviennent une alternative aux méthodes classiques et coûteuses de dépollution.
La biotechnologie environnementale permet donc une application efficace des mécanismes naturels de décontamination. Cependant l’arrivée du génie génétique appliqué à ces techniques de bioremédiation amène quelques améliorations, en permettant la bioaugmentation, c’est à dire l’accroissement de la capacité de rétention et de dégradation d’un organisme. Pour cela, on insère dans la plante ou dans la bactérie utilisée pour la décontamination, un gène synthétique ou appartenant à un autre organisme (bactérie, levure,…).
Exemple de bioaugmentation chez une souche E.coli
La souche bactérienne Escherichia coli est résistante au mercure (II) : elle le dégrade systématiquement en mercure ionique Hg2+, potentiellement toxique pour les êtres vivants, et le stocke au sein de la cellule.
En effet, E.coli possède des protéines, les polyhistidines et les thionéines, qui ont une très grande affinité pour les métaux, tels que le mercure. Ces protéines se lient de manière spécifique à la forme ionique des métaux, les piégeant ainsi à l’intérieur de la cellule. Elle est donc fréquemment utilisée pour la dépollution des eaux et des sols contaminés par le mercure.
Ce mode de capture naturel connaît cependant certaines limites. En effet, la diffusion du métal au travers de la membrane bactérienne ainsi que le nombre de protéines présentes dans E.coli sont des facteurs limitant la quantité de mercure absorbée.
Alors comment accroître la capacité de fixation du mercure par de la bactérie E.coli au mercure ?
Accroître cette capacité de fixation chez la bactérie signifie augmenter le nombre de protéines capables de fixer le mercure. Pour cela, un gène issu de la plante Arabidopsis thaliana est inséré chez la bactérie. Celui-ci code pour une protéine, la phytochélatine synthase (AtPCS), dont le produit de la réaction enzymatique, un peptide (phytochélatine), est capable de former un complexe organo-métallique avec certains métaux ayant une affinité pour le soufre: l’affinité de ce peptide pour les ions métalliques est très importante et son insertion augmente le taux d’accumulation des métaux dans la bactérie. La séquence ADN de ce gène est donc insérée au sein d’un plasmide qui permettra à la bactérie dans laquelle il a été introduit, de produire le peptide végétal.
L’obtention de la séquence ADN du gène nécessite un protocole expérimental particulier : on commence par broyer des cellules végétales puis on les purifie pour isoler l’ARN complet de la plante. Puis cet ARN est mis en présence de la reverse transcriptase, une enzyme capable de produire de l’ADN à partir d’ARN. Une amorce spécifique est également ajoutée afin de ne transcrire que la séquence du gène d’intérêt. On obtient ainsi de nombreuses copies ADN du gène que l’on appelle des ADN complémentaires (ADNc) et qui seront insérés au sein d’un plasmide (petite portion d’ADN double brin circulaire que l’on l’appelle également vecteur car il permet l’introduction de gènes étrangers dans une cellule).
La bioremédiation
Chez les bactéries, les gènes portés par le plasmide sont exprimés grâce au métabolisme bactérien. Quand on insère le gène issu d’A. thaliana dans le plasmide, il faut donc s’assurer qu’il sera « lu » par la bactérie. Pour cela, il faut intégrer dans le plasmide un promoteur bactérien qui permet la fixation, sur son ADN, des protéines bactériennes impliquées dans le processus de transcription. On insère également un gène dit de résistance : il confère aux bactéries ayant le vecteur, la résistance à un antibiotique. Ce gène nous permet ainsi de sélectionner les bactéries ayant intégré le plasmide, car elles seules survivent en présence d’antibiotique.
Une fois ce protocole expérimental exécuté, les bactéries E. coli sont porteuses du gène d’A.thaliana. L’entrée de mercure dans la bactérie va entraîner la synthèse des thionéines naturelles d’E.coli et des AtPCS de la plante. Les thionéines possèdent une forte capacité de complexation avec certains ions métalliques dont le mercure Hg2+ ; elles vont piéger le métal en s’y fixant, formant ainsi de la métallothionéine. De leur côté, les AtPCS vont synthétisées des peptides, les phytochélatines, qui vont elles aussi piéger les ions mercure mais de façon plus importante.
L’insertion chez la bactérie E. coli d’un gène d’origine végétale a donc permis une augmentation de nombre de peptides avec des résidus thiols liant le mercure et une accumulation plus importante du contaminant à l’intérieur des cellules bactériennes.
Les plantes génétiquement modifiées, l’avenir de la dépollution ?
Les vertus thérapeutiques des plantes sont bien connues de tous, mais leurs propriétés de dépollution sont, elles, bien plus ignorées. En effet, capables de pousser sur des sols contaminés par des substances potentiellement toxiques, certaines plantes peuvent stocker dans leur tige et leurs feuilles, 10 à 500 fois plus de contaminants que d’autres plantes. On dit qu’elles sont « hyperaccumulatrices ». Depuis les années 90, plus de 400 espèces végétales possédant cette propriété ont été répertoriées. Elles sont entre autre capables d’accumuler du nickel, du plomb, du cuivre, du zinc, du sélénium et de l’arsenic.
Rapidement, ces plantes sont devenues des éléments intéressants pour les méthodes de dépollution. En effet, une fois les substances potentiellement toxiques stockées dans la plante, il suffit de la récolter et de valoriser les biomasses dans différents procédés permettant de recycler les éléments et d’utiliser les carbohydrates. C’est ce qu’on appelle la « phytoremédiation », un procédé moins coûteux que les techniques actuelles de dépollution. Cependant peu de plantes issues des écosystèmes sont susceptibles d’être utilisées car une grande capacité de stockage est nécessaire. L’arrivée du génie génétique dans les techniques de phytoremédiation a donc permis de franchir cette limite, apportant ainsi de nouvelles améliorations. En effet, les chercheurs peuvent augmenter les performances des plantes en termes de tolérance, de stockage, etc ou leur conférer de nouvelles capacités grâce à la technique de transgénèse.
Ainsi la plante Arabidopsis thaliana a été transformée génétiquement afin de multiplier par trois sa capacité naturelle de stockage d’un composé potentiellement toxique, l’arsenic. Elle est ainsi devenue une plante potentiellement capable de dépolluer un sol contaminé bien que sa production de biomasse reste encore limitée par rapports à celle d’autres végétaux accumulants naturellement 6 à 8 fois plus de métaux lourds (c’est le cas par exemple de certains tournesols mutants naturels, non modifiés génétiquement).
D’autres recherches sont en cours pour améliorer les propriétés de certaines plantes à extraire des éléments traces du sol : ainsi, par exemple, l’incinération de ces végétaux génétiquement modifiés permettrait de concentrer les métaux dans les cendres puis de les récupérer pour les réutiliser en métallurgie.
La phytoremédiation est un axe de recherche qui se développe de manière importante depuis quelques années. Cette technique pourrait à terme permettre l’élimination de métaux, de pesticides, de solvants, d’explosifs et d’hydrocarbures.
Des recherches en cours
De nombreuses recherches sont menées aujourd’hui pour comprendre la nature des mécanismes microbiens et végétaux qui ont lieu lors des processus de bioremédiation.
La dégradation par les micro-organismes de polluants, tels que les huiles, les fuels et les divers solvants présents dans le sol, constitue aujourd’hui un axe de recherche important. En effet, des micro-organismes ont été utilisés pour aider à la dépollution suite à la marée noire de 1989 en Alaska puis celle de 1999 en Bretagne et en Vendée. Ceci a permis à la bioremédiation d’être aujourd’hui reconnue comme une action complémentaire et indispensable aux voies physico-chimiques de dégradation des hydrocarbures.
Une équipe de recherche de Banyuls étudie actuellement les mécanismes de dégradation des bactéries d’un point de vue génétique et biochimique ; les chercheurs espèrent ainsi pouvoir mettre en œuvre des stratégies applicables à la bioremédiation de ces polluants.
La bioremédiation trouve également une application dans le domaine du nucléaire : une équipe de scientifiques a récemment réussi à créer une souche de bactéries capables de transformer du mercure ionique potentiellement très toxique en mercure ordinaire, moins toxique et volatile. Pour cela, ils ont utilisé deux souches bactériennes : Escherichia coli, résistante au mercure ionique et Deinococcus radiodurans, résistante aux radiations. Cette nouvelle bactérie pourrait à l’avenir aider au traitement des déchets lors de la production d’armes nucléaires.
La sélection de variétés de plantes génétiquement modifiées, extrêmement résistantes aux milieux polluants et capables d’accumuler une quantité importante de substances potentiellement toxiques, semble être également une solution possible pour résoudre les problèmes de pollution auquel l’homme est confronté. Des plantes génétiquement modifiées sont aujourd’hui capables de filtrer l’eau et le sol puis d’absorber les polluants. Elles seraient notamment fort utiles pour la décontamination des milieux pollués par les activités agricoles, industrielles et urbaines.
Concernant les Bioreporters
Les Bioreporters constituent une méthode de détection quantitative des polluants efficace et peu coûteuse. Très sensibles, ces détecteurs biologiques non envahissants sont faciles d’utilisation et ne nécessitent pas l’intervention d’un personnel spécialisé. En effet, la surveillance d’un dispositif lumineux, par exemple, exige moins d’expertise, contrairement aux méthodes de détection conventionnelles. Ils sont par ailleurs pratiques et facilement transportables grâce à leur petite taille : un Bioreporter mesure environ deux millimètres de côté et le dispositif entier est de la taille d’une boîte d’allumettes. De plus, les bactéries sont des micro-organismes présents dans divers milieux, même les plus extrêmes : les Bioreporters constituent donc un outil biotechnologique capable de détecter un polluant quel que soit l’environnement.
A propos de la Bioremédiation
La bioremédiation est une méthode émergeante qui tend à s’affirmer comme une alternative intéressante aux actuelles technologies de réhabilitation des sites. En effet, les techniques physico-chimiques transfèrent le contaminant d’un endroit à un autre alors que les méthodes de bioremédiation éliminent complètement le polluant. La modification génétique des bactéries utilisées a également permis d’accélérer les processus naturels de dégradation des contaminants : l’insertion de nouveaux gènes permet la dégradation d’un grand nombre de composés dangereux et la bactérie peut se développer en présence d’un composé qui lui était auparavant toxique.
Bien que prometteuses, ces méthodes naturelles de décontamination font face à certains problèmes d’ordre technique. Le traitement des sols contaminés peut nécessiter un transfert vers un lieu de traitement : c’est ce qu’on appelle la biorestauration « ex situ ». Des micro-organismes naturels ou génétiquement modifiés sont alors ajoutés aux boues contaminées. Cette démarche fait appel aux bactéries qui sont naturellement dominantes sur le site à décontaminer : habituées à l’environnement toxique, elles peuvent s’y développer librement. Cette méthode coûte cher. Le sol peut également être restauré directement sans le remuer : on parle alors de restauration « in situ ». Elle est très adaptée à la décontamination de petits plans d’eau ou de sols en surface mais ne fonctionne pas très bien pour les zones profondes telles que les nappes souterraines.
La phytoremédiation a été mise en pratique aux Etats-Unis : cette technique peu coûteuse permet aujourd’hui l’élimination des métaux lourds.
La question des OGM
La modification génétique des bactéries et des plantes pour la détection et la décontamination de sites a ouvert des perspectives intéressantes en matière de protection durable de l’environnement. Bien qu’avantageuses, ces méthodes suscitent cependant une véritable controverse au sein de la société car elles impliquent l’utilisation d’OGM : en effet, les micro-organismes naturels ont appris à s’adapter aux changements de température, de contenu d’eau et de quantité de substances nutritives. Ils luttent efficacement contre les contaminants et colonisent l’environnement. Les organismes génétiquement modifiés, eux, ont été conçus en laboratoire ; il leur est donc particulièrement difficile de survivre aux fluctuations du milieu naturel. L’utilisation de bactéries et de plantes génétiquement modifiées ne poserait donc aucun problème puisque ces OGM ne semblent pas pouvoir se répandre dans l’environnement. Mais la possibilité d’un transfert de gènes des bactéries modifiées vers les bactéries naturelles ne peut être exclue et il existera toujours un risque dans l’utilisation « in situ » de micro-organismes génétiquement modifiés tant que leur comportement dans l’environnement extérieur ne sera pas connu.
La biotechnologie et le génie génétique offrent de nouveaux espoirs en matière de protection de l’environnement. Bien plus efficaces que les méthodes physico-chimiques, ces nouvelles méthodes utilisent des micro-organismes et des plantes génétiquement modifiés, capables de détecter, d’absorber et d’éliminer des polluants de manière efficace. Moins chères que les méthodes classiques, elles restent cependant peu utilisées. En effet, bien que les tests en laboratoire soient concluants, les résultats de la mise en pratique sur le terrain peuvent s’avérer différents, en fonction de la concentration en polluants ou la nature même du terrain. De nombreuses recherches sont encore nécessaires afin de déterminer les espèces adaptées à chaque type de polluant. Elles sont menées conjointement par des laboratoires de recherche et des éco-industriels.
Cependant un des freins majeurs à l’utilisation de ces techniques de détection et de dépollution est qu’elles font appel aux OGM. Leur mise en œuvre sur le terrain est soumise à une réglementation européenne, leur dissémination pouvant comporter des risques pour l’environnement. Aujourd’hui il faut décontaminer sans poser de nouveaux problèmes environnementaux.