Résumé
Il y a environ une quinzaine d’années était découverte la capacité de certains micro-organismes de croître à la surface d’une électrode en arrachant des électrons à des composés organiques pour les diriger vers le matériau de l’électrode. Grâce à ces micro-organismes, les électrons issus de l’oxydation d’une grande variété de composés peuvent être injectés dans un circuit électrique. Il suffit de fermer le circuit par une cathode conventionnelle pour obtenir une pile à combustible dite « microbienne ». Une telle pile produit de l’électricité grâce à l’oxydation de combustibles renouvelables, qui se trouvent par exemple en grande quantité dans les effluents domestiques ou les déchets agricoles. C’est une technologie particulièrement séduisante qui émergeait ainsi, mais aussi la mise en évidence d’un lien inattendu entre vie microbienne et électricité.
Les premières études démontrèrent que certaines cellules bactériennes agissent en se connectant directement à la surface de l’électrode grâce une chaîne redox sophistiquée qui assure le transfert des électrons au travers de leur membrane. Ce mécanisme exige toutefois un contact direct entre la cellule bactérienne et l’électrode. Il a ensuite été démontré que les cellules éloignées de la surface de l’électrode peuvent aussi participer aussi au transfert d’électrons suivant deux mécanismes. Certaines synthétisent de petites molécules extracellulaires qu’elles utilisent comme des médiateurs redox. D’autres se connectent par l’intermédiaire de pili, sortes de nanofils qu’elles synthétisent et qui possèdent des propriétés de conducteurs électriques. Les propriétés de conduction électrique des pili ont été le sujet de vifs débats qui seront commentés. In fine, la diversité et l’efficacité des stratégies développées pour assurer des échanges électroniques extracellulaires suggèrent que ce puisse être une fonction essentielle à la vie microbienne.
La présentation se conclura par une courte revue des nombreuses technologies auxquelles les catalyses électro-microbiennes pourraient donner le jour dans des domaines aussi variés que la production d’électricité, la production d’hydrogène, le traitement d’effluents ou la synthèse de molécules d’intérêt à partir de CO2.
