Zoom sur les microbes

Le traitement biologique de l’eau potable

Pendant le traitement en vue de rendre l’eau potable, il est possible de lui faire traverser un filtre de charbon colonisé par des bactéries et des protozoaires. Les micro-organismes se nourrissent alors des déchets organiques présents dans l’eau. Ce filtre, dit biologique puisque les micro-organismes s’y s’ont logés au préalable naturellement, contribue à produire une eau potable biologiquement stable qui conserve ses qualités tout au long de son réseau de distribution.

L’usine de filtration fait aussi travailler des microbes!

L’usine de filtration d’Auteuil à Laval au Québec assainit l’eau usée avant qu’elle ne soit retournée à la rivière. Elle utilise des biofiltres de schiste (roche de structure feuilletée), qui contiennent des bactéries contribuant à la purification de l’eau au même titre que la décantation ou la décontamination aux rayons UV.

Au cours des dernières décennies, les déversements en provenance des activités industrielles de plusieurs produits chimiques tels que les hydrocarbures pétroliers ou les biphényles polychlorés (BPC) ont engendré un problème de pollution de l'environnement. De plus, certains de ces produits peuvent causer des problèmes de santé.

Il existe dans l'environnement des micro-organismes, bactéries et moisissures, dont les enzymes peuvent briser la structure chimique de ces composés et les réduire en des composés inoffensifs. L’emploi de ces micro-organismes comme alternative biologique aux méthodes conventionnelles de décontamination (par exemple l'incinération) ou d'enfouissement offre une approche prometteuse au traitement de sites contaminés.

Il est possible d’optimiser l’emploi des micro-organismes pour la biodégradation d’hydrocarbures et d’autres contaminants.

Les grandes pétrolières comme Shell Canada font appel à des experts qui caractérisent et traitent biologiquement les sols industriels contaminés afin de les réhabiliter. Selon les normes établies par la Politique de protection des sols du ministère de l’Environnement (critères : A 100 ppm, B 700 ppm, C 3500 ppm), le biotraitement permet de déclasser des sols contenant un maximum de 15 000 ppm (parties par million) d’hydrocarbures pétroliers, de sols contaminés à sols biotraités. Ces sols doivent cependant être utilisés comme sols industriels pour les sites d’enfouissement domestiques par exemple.

À la plate-forme de traitement de Shell Canada à Montréal, les sols contaminés sont aérés de manière à favoriser le développement des micro-organismes (bactéries et champignons) qui s’y trouvent. Naturellement présents dans le sol, ces micro-organismes se nourrissent alors des hydrocarbures. La bactérie Pseudomonas aeruginosa est l’une de ces bactéries indigènes utiles. Si nécessaire, d’autres bactéries ou des moisissures peuvent être inoculées pour accélérer le processus. Dans ce cas, la moisissure Phanerochaete chryssosporium, un champignon microscopique de pourriture blanche, peut être ajoutée. Cette moisissure dégrade naturellement la lignine (une molécule présente dans l’écorce des arbres) à l’aide d’une enzyme non spécifique. Elle peut également dégrader les hydrocarbures récalcitrants.

Le vaccin : une copie inoffensive

Les vaccins sont utilisés dans le but de montrer au système immunitaire une copie inoffensive du microbe. Lorsque le véritable microbe cherchera à nous infecter, notre système immunitaire reconnaîtra rapidement ce microbe et empêchera sa reproduction. Plus il y aura de personnes vaccinées, moins le microbe pourra se développer et ainsi on empêchera une épidémie de survenir.

Les bébés sont naturellement protégés contre de nombreuses maladies grâce aux anticorps qu'ils reçoivent de leur mère à la naissance. Malheureusement, cette protection n'est pas permanente et disparaît au cours de la première année. La vaccination permet donc de produire une nouvelle immunité solide contre certaines maladies.

Les vaccins peuvent être produits de différentes façons. Ils peuvent être formés de microbes vivants mais atténués qui produisent alors des maladies bénignes ou asymptomatiques, ou de microbes similaires à celui qui cause une maladie, ou bien de microbes morts, ou encore de certaines parties du microbe ou même de l'ADN du microbe nuisible. Dans certains cas, on peut même fabriquer des vaccins dans des œufs comme c'est le cas pour le vaccin de la grippe.

Une moisissure guérisseuse
Comme il arrive souvent en science, le hasard fut à la base d’une découverte révolutionnaire, celle de la pénicilline. Les circonstances de sa découverte n’enlèvent toutefois rien à l’importance de la pénicilline en médecine. Plusieurs maladies qui étaient mortelles auparavant ne sont plus aujourd’hui que des infections facilement traitables. Nous devons toutefois être vigilants car les microbes responsables de ces maladies n’ont pas dit leur dernier mot.

Ce hasard qui fait si bien les choses
Nous sommes en Angleterre en 1927. En arrivant un matin à son laboratoire, le microbiologiste Alexander Fleming s’aperçoit que plusieurs des colonies bactériennes qu’il étudiait sont mortes. Découragé, Fleming décide, à tout hasard, d’examiner les bactéries mortes avant de s’en débarrasser. Il remarque alors que les colonies de bactéries ont été contaminées par un champignon nommé Penicillium. Il conclut donc que le champignon produit une substance toxique pour les bactéries. Il baptise cette substance « pénicilline ».

Comment produire des quantités industrielles de pénicilline?
À la suite de la découverte d’Alexander Fleming, la demande de pénicilline grandit rapidement, notamment à cause de la Deuxième Guerre mondiale où des milliers de soldats meurent d’infections bactériennes. On mit donc au point des techniques de production de pénicilline à grande échelle qui n’ont cessé de se perfectionner depuis lors. Des études très poussées sur Penicillium ont permis d’identifier les conditions idéales pour que le champignon produise des quantités maximales de pénicilline. Aujourd’hui, la pénicilline est ainsi produite dans d’énormes réservoirs.

Mais elles sont coriaces, ces bactéries!
Avec l’utilisation de plus en plus importante de la pénicilline, certaines bactéries ont développé des mécanismes de résistance. Plusieurs d’entre elles sont aujourd’hui capables de bloquer l’action de la pénicilline ainsi que celle de plusieurs autres antibiotiques. De plus, cette résistance peut se transmettre entre bactéries et à leurs générations futures! Afin de limiter l’apparition de ces bactéries résistantes, notre usage de la pénicilline comme des autres antibiotiques doit aujourd’hui se faire avec réserve.

Des insecticides biologiques
En utilisant les insecticides chimiques, les humains se sont rapidement aperçus qu'il leur faudrait employer d'autres moyens s’ils voulaient assurer la protection de l'environnement. L’utilisation de microbes spécifiques aux insectes permet aujourd’hui de mener une lutte de type biologique, qui contrôle les dégâts causés par les insectes ravageurs, sans pour autant nuire aux autres organismes non visés.

Le cas de la tordeuse des bourgeons de l'épinette
La tordeuse des bourgeons de l'épinette (TBE) est un insecte ravageur très coûteux pour l'industrie forestière québécoise. En situation épidémique, les attaques de la TBE sur les sapins et les épinettes causent souvent la mort des arbres, ce qui les rend rapidement inutilisables pour l'industrie.

Des microbes à la rescousse du règne végétal
Les microbes sont très utiles en agriculture et en foresterie. On peut s’en servir comme insecticides biologiques. Ils agissent sur les insectes destructeurs de différentes façons. La bactérie Bacillus thuringiensis (B.t.) et le Baculovirus infectent l’insecte lorsque ce dernier les mange. D’autres, comme le champignon microscopique Beauveria bassiana, se déposent sur la carapace de l’insecte et s’infiltrent dans l’organisme. Cette intrusion est mortelle pour l’insecte ravageur.