Des ingénieurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) et de l’Imperial College de Londres ont mis au point une nouvelle méthode pour produire des matériaux résistants et fonctionnels en utilisant un mélange de bactéries et de levure similaire aux « mères de kombucha » utilisées pour produire du thé fermenté.
En utilisant cette mixture, également appelée SCOBY (culture symbiotique de bactéries et de levure), les chercheurs ont été en mesure de produire de la cellulose mélangée à des enzymes qui peut accomplir diverses fonctions, comme la détection de produits polluants dans l’environnement. Les chercheurs ont aussi démontré qu’ils pouvaient directement intégrer de la levure dans ce matériau, créant des « produits vivants » qui pourraient servir à purifier de l’eau, où à fabriquer des matériaux d’emballage « intelligents » qui détecteraient les dégâts.
« Nous envisageons un avenir où divers matériaux peuvent être produits à la maison, ou dans des usines locales, en utilisant la biologie, plutôt que la fabrication centralisée qui nécessite une grande quantité de ressources », affirme Timothy Lu, un professeur associé en génie électrique au MIT, ainsi qu’en science informatique et en génie biologique.
M. Lu et Tom Ellis, un professeur en bio-ingénierie à l’Imperial College, sont deux des auteurs de l’étude, qui est publiée dans Nature Materials. Les deux autres auteurs sont l’étudiant au cycle supérieur au MIT Tzu-Chieh Tang, et l’étudiant au post-doctorat de l’Université de Cambridge Charlie Gilbert.
Division du travail
Il y a plusieurs années, le laboratoire de M. Lu a conçu une façon d’utiliser la bactérie E. coli pour produire des biofilms intégrés à des matériaux comme des nanofils d’or. Cependant, ces films sont très petits et minces, ce qui les rend difficiles à utiliser à grande échelle. Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont voulu trouver une méthode pour utiliser des microbes pour produire de grandes quantités de matériaux plus substantiels.
Ils ont pensé créer une population de microbes similaire à celle d’une mère de kombucha, qui est une mixture de divers types de bactéries et de levure. Ces usines à fermentation, qui contiennent généralement une espèce de bactéries et une espèce (ou plus) de levure, produisent de l’éthanol, de la cellulose et de l’acide acétique, qui donne au thé kombucha son goût distinct.
La plupart des souches de levures sauvages utilisées pour la fermentation sont difficiles à modifier génétiquement, et les chercheurs se sont donc tournés vers une souche de levure de laboratoire appelée Saccharomyces cerevisiae. Ils ont combiné cette levure à une bactérie appelée Komagataeibacter rhaeticus, qui avait déjà été isolée à partir d’une mère de kombucha. Cette espèce peut produire de grandes quantités de cellulose.
Puisque les chercheurs ont utilisé une souche de levure produite en laboratoire, ils pouvaient concevoir les cellules pour accomplir tout ce que cette levure peut faire, par exemple produire des enzymes luisant dans le noir, ou détecter la pollution dans l’environnement. La levure peut aussi être programmée pour décomposer ces particules polluantes après les avoir détectées.
Comme l’expliquent les scientifiques, la culture mélangeant bactéries et levure peut être produite dans un contexte de culture bactérienne traditionnelle, mais aussi en combinant du thé et du sucre. Et les tâches accomplies par la mixture pourraient être modifiées pour produire des filtres à eau utilisés à la maison, ou d’autres matériaux utiles.
Il ne faut que quelques jours pour produire le matériau en question, et si la culture est laissée à elle-même suffisamment longtemps, elle peut s’épaissir pour occuper un espace aussi vaste qu’une baignoire.
« À peu près tout le monde peut produire cela dans sa cuisine, à la maison », affirme M. Tang. « Vous n’avez pas besoin d’être un expert. Il vous faut simplement du sucre, du thé pour les nutriments, et vous avez besoin d’une partie de la mère bactérienne. »
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