Dégradation bactérienne et impact environnemental des nanotubes de carbone – DECANO

Le domaine de recherche sur les nanotubes de carbone (NTC) est actuellement en plein essor pour différentes applications, notamment en science des matériaux et en biomédecine. La production croissante de nanotubes, leur manipulation et leur incorporation en particulier dans de nouveaux types de composites et/ou dans des systèmes biologiques soulève de nombreuses questions quant à leur impact sur la santé et l’environnement. Peu d’études concernent le devenir des NTC dans l’environnement, leur accumulation dans la chaîne alimentaire et leur dégradation. Pourtant, les études environnementales des NTC sont particulièrement importantes pour limiter tout risque potentiel de contamination, de pollution et nocivité vis-à-vis des organismes vivants. Si les nanotubes de carbone venaient à contaminer l’environnement, ils rentreraient très certainement en interaction avec des microorganismes terrestres et aquatiques qui pourraient les ingérer et utiliser leur capacité métabolique pour essayer de les dégrader.
Dans ce contexte, le principal objectif du projet DECANO est d’étudier les interactions entre les NTC et des bactéries. Nous nous intéresserons en particulier à des bactéries possédant de fortes activités enzymatiques oxydantes qui pourraient induire une dégradation des nanotubes. Des études récentes par le groupe de Star ont montré que les NTC pouvaient être dégradés par des peroxydases. Nous envisageons en parallèle des études in silico pour identifier, dans les banques de données génomiques et métagénomiques, de nouvelles enzymes oxydantes capables de dégrader les NTC. Nous déterminerons également la toxicité éventuelle des produits de dégradation des NTC. Les NTC natifs sont très difficiles à manipuler du fait de leur faible dispersibilité, c’est pourquoi les NTC sont généralement modifiés chimiquement avant de les intégrer dans des produits. Nous avons ainsi choisi d’étudier des NTC fonctionnalisés, en particulier des NTC mono- et multi-parois oxydés et fonctionnalisés, pour identifier et sélectionner des enzymes capables de dégrader les NTC. Nous identifierons les fragments issus de la dégradation des NTC et leur utilisation potentielle comme source de carbone par des bactéries. Pour cela, des NTC marqués au 13C seront utilisés et les biomolécules produites par la bactérie seront caractérisées. En parallèle, nous établirons l’impact des NTC et de leurs produits de dégradation sur des souches bactériennes et leur écotoxicité éventuelle sur un modèle amphibien.
Le but ultime de DECANO est le développement de procédés de bioremédiation des NTC impliquant des bactéries de l’environnement. Le projet est très ambitieux puisque la production de NTC est en forte croissance et leur intégration dans des produits déjà effective. Le risque de pollution de l’environnement par des NTC est ainsi très élevé. Les résultats obtenus dans le projet DECANO pourraient conduire à une voie naturelle de remédiation d’une contamination accidentelle de l’environnement par des nanotubes de carbone.