Un point d'ébullition de 5900 degrés Celsius et une dureté semblable à celle du diamant en combinaison avec du carbone :le tungstène est le métal le plus lourd, a pourtant des fonctions biologiques, en particulier chez les micro-organismes qui aiment la chaleur. Une équipe dirigée par Tetyana Milojevic de la Faculté de chimie de l'Université de Vienne rapporte pour la première fois de rares interactions microbiennes-tungstène à l'échelle nanométrique. Sur la base de ces constatations, non seulement la biogéochimie du tungstène, mais aussi la capacité de survie des micro-organismes dans les conditions de l'espace extra-atmosphérique peut être étudiée. Les résultats sont parus récemment dans la revue Frontières en microbiologie .

En tant que métal dur et rare, tungstène, avec ses propriétés extraordinaires et son point de fusion le plus élevé de tous les métaux, est un choix très improbable pour un système biologique. Seuls quelques micro-organismes, comme les archées thermophiles ou les micro-organismes sans noyau cellulaire, se sont adaptés aux conditions extrêmes d'un environnement de tungstène et ont trouvé un moyen d'assimiler le tungstène. Deux études récentes de la biochimiste et astrobiologiste Tetyana Milojevic du Département de chimie biophysique, Faculté de chimie de l'Université de Vienne, mettre en lumière le rôle possible des micro-organismes dans un environnement enrichi en tungstène et décrire une interface tungstène-microbienne à l'échelle nanométrique du micro-organisme aimant la chaleur extrême et l'acide Metallosphaera sedula cultivé avec des composés de tungstène (Figures 1, 2). C'est également ce micro-organisme qui sera testé pour sa capacité de survie lors des voyages interstellaires dans les futures études dans l'environnement spatial. Le tungstène pourrait être un facteur essentiel à cet égard.

Des polyoxométalates de tungstène en tant que charpentes inorganiques vitales au biotraitement microbien des minerais de tungstène

Semblable aux cellules minérales de sulfure ferreux, les polyoxométalates artificiels (POM) sont considérés comme des cellules inorganiques facilitant les processus chimiques pré-vie et présentant des caractéristiques « de nature ». Cependant, la pertinence des POM pour les processus de maintien de la vie (par exemple, respiration microbienne) n'a pas encore été abordée. "En prenant l'exemple de Metallosphaera sedula, qui croît dans l'acide chaud et respire par oxydation des métaux, nous avons étudié si des systèmes inorganiques complexes basés sur des grappes de POM de tungstène peuvent soutenir la croissance de M. sedula et générer une prolifération et une division cellulaires, " dit Milojevic.

Les scientifiques ont pu montrer que l'utilisation de clusters de POM inorganiques à base de tungstène permet l'incorporation d'espèces redox hétérogènes de tungstène dans des cellules microbiennes. Les dépôts organométalliques à l'interface entre M. sedula et W-POM ont été dissous jusqu'à l'ordre du nanomètre au cours d'une coopération fructueuse avec le Centre autrichien de microscopie électronique et de nanoanalyse (FELMI-ZFE, Graz). " Nos résultats ajoutent M. sedula incrusté de tungstène aux enregistrements croissants d'espèces microbiennes biominéralisées, parmi lesquelles les archées sont rarement représentées, " a déclaré Milojevic. La biotransformation de la scheelite minérale de tungstène réalisée par l'extrême thermoacidophile M. sedula conduit à la rupture de la structure de la scheelite, solubilisation ultérieure du tungstène, et la minéralisation du tungstène de la surface des cellules microbiennes (figure 3). Les nanostructures biogéniques de type carbure de tungstène décrites dans l'étude représentent un nanomatériau durable potentiel obtenu grâce à la conception assistée par des microbes respectueux de l'environnement.

Armure de tungstène dans l'espace

"Nos résultats indiquent que M. sedula forme une surface cellulaire minéralisée contenant du tungstène par incrustation de composés de type carbure de tungstène, " explique le biochimiste Milojevic. Cette couche incrustée de tungstène formée autour des cellules de M. sedula peut très bien représenter une stratégie microbienne pour résister à des conditions environnementales difficiles, comme lors d'un voyage interplanétaire. L'encapsulation de tungstène peut servir d'armure radioprotectrice puissante contre des conditions environnementales difficiles. "L'armure microbienne de tungstène nous permet d'étudier plus avant la capacité de survie de ce micro-organisme dans l'environnement spatial, " conclut Milojevic.