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La lutte contre la drépanocytose

Un enjeu majeur de santé publique

Chaque année, 275 000 nouveaux cas sont dépistés dans le monde, chez les nourissons. La drépanocytose touche particulièrement les populations d'Afrique et d'Inde. La France n'est pas totalement épargnée avec un enfant pour ...

Homo sapiens découvert hors d'Afrique

Une équipe internationale vient de découvrir le plus ancien fossile d'Homo sapiens jamais découvert en dehors du continent africain : un maxillaire vieux de près de 200 000 ans exhumé sur le mont Carmel au nord d'Israël qui contraint les paléanthropologues à réviser leurs copies. ...

Désintégration du neutron et matière noire 

Pour expliquer divers effets gravitationnels, les physiciens ont été amenés à supposer l'existence d'une « matière noire » à l'intérieur des galaxies et dans l’espace intergalactique. Parmi les hypothèses relatives à sa nature, on suppose l’existence ...

Une symbiose à l'épreuve du milieu

CC SA 3.0 ©Prenn

Duo de choc : les recherches récentes montrent qu’une plante hôte et un champignon peuvent s’associer par-delà leur milieu naturel. Aidée de son symbiote, la plante devient plus résistante.

Le raisinier des mers antillais en voyage au Sénégal

Le ...

L'essor du taxi aérien

Une interview de Claude Le Tallec, Chargé de mission "Transport aérien personnel" à l'ONERA. 

Qu'est-ce qui, à l'heure actuelle, favorise l'émergence de la thématique des voitures volantes ?

Le notion de « voiture volante » ...

L'horloge nucléaire

Ce qui caractérise la performance d’une horloge, c'est la faiblesse de sa dérive au cours du temps : de combien diffère chaque jour l'heure qu'elle indique par rapport à sa référence ; autrement dit au bout de quelle durée se décale-t-elle d’une seconde ?

Le génome de la rose décrypté

By LaitcheLink to My Website. - Own work, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4023663

Notre amie la rose

De toutes les plantes ornementales, les roses sont parmi les plus cultivées au monde, que ce soit pour l'agrément que les rosiers confèrent aux ...

La biolixiviation

Les impacts environnementaux et sociaux des industries minières et le besoin accru de certains métaux comme les terres rares pour les appareils électroniques modernes rendent urgente l'élaboration de solutions nouvelles pour traiter les minerais ou récupérer dans les déchets des éléments de plus en plus recherchés. C'est ce que pourrait apporter un procédé, la biolixiviation.

Une solution biotechnologique éprouvée

La biolixiviation, c’est-à-dire l’extraction de métaux grâce à des micro-organismes, est une technique déjà utilisée pour produire 5 % de tout l’or mondial et 20 % du cuivre et, de façon plus marginale, pour l’extraction du nickel, du zinc, du cobalt et de certaines terres rares. Son développement industriel a réellement débuté il y a moins de 20 ans.
Le procédé s'applique à des réserves de minerai, c’est-à-dire de roches suffisamment riches en minéraux d’intérêt. Il nécessite de grandes quantités d’eau, que l’on rend généralement acide et des micro-organismes préléablement sélectionnés (bactéries, archées ou champignons) qui vont faire le travail d’extraction des minéraux intéressants. Bien souvent, l’apport d'oxygène est nécessaire et parfois, pour certains micro-organismes, l'apport en sucres.

La biolixiviation peut s’effectuer par deux voies. Une voie statique qui consiste à verser directement la solution sur le minerai stocké dans un vallon, une cuvette que l’on a imperméabilisée et au fond de laquelle on récupère les métaux dissous. Et une voie dynamique qui consiste à broyer et concasser finement le minerai pour le placer dans de grands réservoirs appelés bioréacteurs. Le contenu de la cuve est alors sans cesse agité afin d’améliorer la surface de contact entre bactéries et minerai et de rendre l’oxygène plus facilement disponible. Avec l’expérience, on a appris à optimiser la température, l’acidité, la vitesse de mélange, les apports en oxygène, en dioxyde de carbone ou en sucres pour que les microorganismes gagnent en productivité.

Plusieurs atouts économiques

Comparée aux méthodes traditionnelles de récupération des minéraux que sont la pyrométallurgie (extraction par fusion des roches) ou l’hydrométallurgie (extraction par dissolution chimique de la roche), la biolixiviation, qui peut aussi être appelée bio-hydrométallurgie, utilise peu d’énergie, produit beaucoup moins de sous-produits et surtout beaucoup moins de polluants. En outre, la mise en oeuvre est relativement peu coûteuse et permet d’extraire des minéraux à partir de minerais pauvres ou de résidus miniers dont l’exploitation traditionnelle ne serait pas rentable. Ainsi, au Chili par exemple, où la quasi-totalité des minerais riches en cuivre ont été exploités, la biolixiviation a pris le relais pour les ressources restantes à faible teneur en métal. En Ouganda, cela fait maintenant une dizaine d’années que les stériles des mines de cuivre sont utilisées pour produire du cobalt. Cependant, le procédé est beaucoup plus lent et, mal conduit, il peut aussi mener à des catastrophes environnementales. Ainsi, la mine finlandaise de Talvivaara, qui avait mis en place un procédé de biolixiviation pour récupérer nickel, zinc, cobalt et cuivre depuis un minerai faiblement concentré dans les années 2000 a connu d’importantes fuites et défauts d’imperméabilisation qui ont ravagé les eaux aux alentours, avec notamment une fuite d’uranium qui a mené l’entreprise à la faillite.

Une clé pour les terres rares ?

Les terres rares (qui comprennent les 15 lanthanides plus le scandium et l’yttrium) sont des matériaux très prisés en électronique, dans les industries des énergies renouvelables, ou encore pour des applications en optique, en raison de leurs propriétés paramagnétiques et luminescentes. Malgré leur nom, les terres rares sont plutôt abondantes dans la croûte terrestre, mais elles sont très dispersées et ne font pas de filons ou de minerais très concentrés. Par conséquent, leur extraction est compliquée et très coûteuse. L’approvisionnement mondial est aux mains de la Chine (90%) via l’exploitation des sous-produits d’autres industries minières, notamment du fer et du cuivre. Flambée des prix, risque de rupture d’approvisionnement sont des motivations très fortes pour trouver des méthodes alternatives à leur extraction. Parmi elle, la « biolixiviation urbaine », qui consiste à extraire les métaux intéressants des déchets électroniques via des microorganismes, a donné lieu à des réussites intéressantes pour récupérer des éléments rares présents dans des lampes fluorescentes ou des aimants de disques durs. En tout état de cause, le procédé semble être promis à un bel avenir. D’une part, parce que les études menées sur les micro-organismes extrêmophiles se développent, ce qui permet d’améliorer encore les rendements et les conditions de la biolixiviation. A titre d’exemple, des souches de bactéries qui continuent d’être actives en milieu salé permettent de continuer les activités minières dans des pays où l’eau douce s’est faite rare. D’autre part, parce que c’est aussi une technique que l’on envisage pour l’exploitation des minéraux sur d’autres corps célestes (Lune, Mars, astéroïdes) ; des études menées sur la station internationale ayant montré que certains microorganismes extrêmophiles terrestres étaient capables de résister aux conditions extrêmes de l’espace (températures, vide, radiations). Enfin, parce qu’elle sert aussi depuis longtemps comme base pour des opérations de dépollution des sols, on parle alors de bioremédiation par les bactéries.
Publié le 03/05/2018

En savoir plus 

http://www.brgm.fr/projet/biotechnologies-viennent-secours-valorisation-environnement

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Avancées pour les maladies neurodégénératives
Encore mal comprises, les maladies neurodégénératives font l'objet de recherches actives.

image : neurones dans une chambre microfluidique émettant une luminescence grâce à une modification génétique (source : F. Saudou, Inserm)

Avec le vieillissement de la population, les maladies neurodégénératives comme Alzheimer ou Parkinson touchent une part de plus en plus grande de la population. Malgré la complexité du cerveau, les recherches en neurosciences avancent dans la compréhension des mécanismes de déclenchement de ces maladies.

Des vésicules autonomes

Dans de nombreuses maladies neurodégénératives, on observe un dysfonctionnement de certains vésicules neuronaux dédiés au transport des molécules nécessaires au bon fonctionnement du système neurologique, notamment les neurotransmetteurs. Les chercheurs, sous la direction de Frédéric Saudou, du Grenoble Institut des neurosciences, se sont attelés à comprendre comment ces vésicules se déplacent pour mieux saisir pourquoi dans ces pathologies, ils ne le font pas. "Notre équipe vient de découvrir qu'elles s'auto-propulsent en transformant elles-mêmes du glucose en "ATP", cette source d'énergie majoritairement produite par les mitochondries lors de la respiration des cellules", explique Frédéric Saudou.

Les chercheurs ont commencé par récupérer, isoler et purifier les vésicules de souris génétiquement modifiées pour rendre ces vésicules fluorescentes. Ils ont ensuite identifié les protéines constitutives de ces vésicules, au total 1291, parmi lesquelles ils ont distingué dix enzymes dites « glycolytiques » qui ont la particularité de transformer du glucose en ATP, en se passant de mitochondries. Ils ont confirmé leur hypothèse en empêchant ces enzymes d’accéder au glucose, ce qui a réduit d’autant la vitesse de déplacement de ces vésicules. Les chercheurs ont alors reproduit in vitro le contexte de déplacement de ces vésicules avec des microtubules, faisant office de « rails ». Les enzymes glycolytiques se sont bien mises à produire de l’ATP et les vésicules ont réussi à se déplacer, consommant l’ATP présent. "C'est la première fois qu'une étude met en évidence un système locomoteur autonome pour ces vésicules neuronales, totalement indépendant des mitochondries !", s’enthousiasme Fédéric Saudou.

Certaines pathologies pourraient ainsi être dues à une altération des enzymes glycolytiques, indispensables au déplacement des vésicules, ce qui ouvre de nouvelles possibilités thérapeutiques consistant à stimuler ces enzymes pour permettre de rétablir toute la chaîne d’échange d’information. Des travaux été lancés dans ce sens pour la maladie de Huntington.

Des neurones paralysants

Le sommeil paradoxal est la phase du sommeil durant laquelle le cerveau rêve. Mais nous devrions vivre nos rêves si un certain groupe de neurones ne paralysaient pas tout le système moteur de sorte à rendre le dormeur complètement immobile. Dans certaines pathologies de parasomnie, appelées REM Sleep Behavior Disorder (RBD), cette paralysie corporelle est absente et le dormeur bouge dans son sommeil comme s’il vivait directement son rêve. L’origine de cette maladie est encore mal connue, mais des chercheurs du Centre de recherche en neurosciences de Lyon ont identifié une population de neurones, les neurones du noyau sub-latérodorsal, qui sont responsables de cette paralysie transitoire des muscles. Ils ont ciblé spécifiquement cette population de neurones chez le rat en introduisant des vecteurs viraux génétiquement modifiés pour bloquer la sécrétion de glutamate, laquelle permet à ces neurones de communiquer avec les autres régions du cerveau. Les rats ainsi inhibés sont bien passés en phase de sommeil paradoxal mais en effectuant des gestes similaires à ceux des patients atteints de RBD.

Cette expérience vient rejeter l’hypothèse qui avait cours depuis 50 ans, selon laquelle ces neurones étaient responsables du sommeil paradoxal dans son intégralité. Elle pourrait néanmoins permettre de mieux saisir l’origine de cette parasomnie et de la maladie de Parkinson dont une autre étude a montré qu’elle se déclenchait presque systématiquement chez les patients atteints de RBD, avec 10 ans d’intervalle.

Pour en savoir plus :

Sur les vésicules de transport

Sur les neurones paralysants

Sur l’ATP et son rôle

Pauline Armary
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