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Mécanismes de dégradation des plastiques de type polyéthylène par des métalloenzymes

Publié le 19 mai 2020
V. Nivière, C. Caux

La pollution par les plastiques représente un problème majeur auquel nous devons faire face. Les sacs plastiques et emballages rigides en polyéthylène (PE) sont particulièrement préoccupants car ils constituent la majeure partie de ces déchets et de plus ils apparaissent résistants aux processus de biodégradation. Dans ce contexte, la connaissance des mécanismes biochimiques par lesquels les microorganismes dégradent ces plastiques représente un enjeu de première importance. Cela ouvrira des pistes pour donner plus d’efficacité à ces processus de biodégradation et permettra d’envisager pour le PE de nouvelles voies de recyclage et de valorisation. La dégradation des plastiques en milieu naturel est généralement initiée par la lumière et des actions mécaniques, à la suite desquelles les microorganismes peuvent intervenir. Cependant, bien qu’un un certain nombre de bactéries pouvant dégrader le PE ont été identifiées, leurs activités apparaissent assez limitées. La structure du PE, de par ses liaisons C-C et C-H chimiquement très stables et une surface complètement hydrophobe, pose effectivement la question des mécanismes par lesquels des enzymes peuvent agir efficacement dessus.

Actuellement rien n’est connu sur ces mécanismes de biodégradation du PE.

Il est possible que des métallo-enzymes de type peroxydases ou laccases sécrétés par les microorganismes oxydent ces types de liaisons C-C et C-H, conduisant à une fragmentation du PE en petits morceaux fonctionnalisés directement assimilables par les cellules. Il est d’ailleurs vraisemblable que cette étape de fragmentation du PE constitue l’étape limitante du processus, expliquant la très faible efficacité des microorganismes à dégrader ce polymère.


Hypothèse sur les mécanismes enzymatiques de dégradation du polyéthylène par voie microbiologique.

C’est dans ce cadre que développons ce nouveau projet sur la biodégradation des plastiques de type polyéthylène dans le but de caractériser les mécanismes enzymatiques impliqués dans sa dégradation. Ce projet de recherche est transverse et implique des collaborations dans les domaines de la microbiologie de la biochimie et de la chimie.

Collaborations
Dr Olivier Hamelin, Équipe Catalyse bioinorganique et environnement (BioCE), Laboratoire Chimie et Biologie des Métaux, CEA-Grenoble, 17 avenue des Martyrs, Grenoble
Dr Thierry Rabilloud, Équipe Protéomique, métaux et différenciation (ProMD), Laboratoire Chimie et Biologie des Métaux, CEA-Grenoble, 17 avenue des Martyrs, Grenoble