L'arsenic est le principal contaminant d'eau douce de la planète, affectant des millions de personnes dans le monde et causant un nombre incalculable de décès chaque année. L'élimination de l'arsenic des eaux souterraines et des eaux douces est un défi majeur auquel les scientifiques et les décideurs politiques sont toujours confrontés. Maintenant, une nouvelle étude de l'Université de Tel Aviv publiée dans Communication Nature met en lumière un modèle biologique unique de détoxification de l'arsenic.

Selon la nouvelle recherche, les Entotheonella bactérie qui habite le Theonella swinhoei L'éponge est l'un des seuls cas connus d'une bactérie protégeant son hôte d'un empoisonnement aux métaux. Entotheonella protège ces éponges contre les dangers de l'arsenic et d'une autre toxine courante, baryum.

"Cette espèce d'éponge particulière, qui est parmi les animaux les plus anciens qui habitent la terre aujourd'hui, abrite une très grande diversité, nombre très encombré de micro-organismes, " a déclaré le professeur Micha Ilan du département de zoologie de la faculté des sciences de la vie de TAU, qui a dirigé l'étude. "Ces animaux sédentaires ont évolué pour contenir un arsenal interne de produits chimiques et de microbiote associé pour faire face aux prédateurs et aux pathologies."

Une trouvaille curieuse

En étudiant la biologie de l'éponge, qui habite la mer Rouge et l'océan Indo-Pacifique, Le professeur Ilan et son collègue le Dr Boaz Mayzel ont découvert la curieuse capacité de ces éponges à accumuler et à concentrer un million de fois plus d'arsenic que celui que l'on trouve dans l'eau de mer. Les résultats de cette étude ont été publiés dans PLOS One en 2014.

Dr Ray Keren, également du département de zoologie de TAU et co-auteur de la nouvelle recherche avec le Dr Mayzel, soupçonné qu'une bactérie était impliquée dans la désintoxication. En effet, après de nombreux tests, une seule espèce bactérienne s'est avérée responsable de l'accumulation d'arsenic et de baryum.

« Nous avons non seulement découvert qu'une seule espèce bactérienne était l'accumulateur à la fois de l'arsenic et du baryum. Nous avons également découvert que cette bactérie minéralise les éléments toxiques, les transformer en produits inertes au sein de ses cellules de manière contrôlée, " a déclaré le Dr Keren. " Les éponges sont mangées par les tortues et les vers, et même s'ils explosent avec l'arsenic, la bactérie les rend non toxiques. Ils deviennent biologiquement inertes. C'est un modèle biologique tout à fait unique."

Les scientifiques du TAU, en collaboration avec le professeur Boaz Pokroy du Technion Institute of Science et le Dr Sirine Fakra de l'Advanced Light Source du Lawrence Berkeley National Lab, ont exploité une technologie de pointe pour valider leurs premiers résultats, qui ont été obtenus en utilisant le mode rétrodiffusion d'un microscope électronique à balayage. "Le professeur Pokroy a pris un échantillon de Entotheonella à l'installation européenne de rayonnement synchrotron moins d'une semaine après avoir vu cette première image, " dit le Dr Keren. " Là, il a vu que le baryum était minéralisé sous forme de barytine et que l'arsenic formait des pics plus petits d'un minéral inconnu."

"Plus de travail à faire"

Une analyse de diffraction subséquente a révélé que le minéral, arsenic cristallin, était en fait de l'arséniate de calcium. Le Dr Fakra a ensuite validé la présence de ces minéraux dans des conditions cryogéniques sous le point de congélation.

"Pour rendre cette méthode de désintoxication unique applicable à d'autres situations, nous devons en quelque sorte nous débarrasser de l'éponge, " a déclaré le professeur Ilan. " En d'autres termes, il y a encore beaucoup de travail à faire avant nous, êtres humains, peut capitaliser là-dessus."

Les chercheurs étudient actuellement le mécanisme utilisé par la bactérie pour contrôler la minéralisation des éléments. « Une fois que nous avons identifié les enzymes impliquées dans le processus, nous pouvons soit les rechercher dans les bactéries dans l'eau polluée, soit trouver un moyen de se développer Entotheonella dans les zones polluées, " a déclaré le Dr Keren.