La vie microbienne dispose d'une étonnante souplesse d'adaptation aux environnements extrêmes pouvant survivre dans des conditions très chaudes ou froides, acides ou basiques, salées comme dans la mer Morte ou sous haute pression comme dans les grandes profondeurs océaniques. Ces organismes sont appelés extrêmophiles et, parmi eux, les bactéries présentes dans l'eau salée comme Halomonas titanicae, découverte dans la coque du paquebot RMS Titanic, présentent un fort potentiel d'applications biotechnologiques. Il a été estimé que l'action de Halomas produit une rouille qui entraînerait la détérioration totale du Titanic vers 2030. Mais cette faculté de produire de la rouille pourrait être mise à profit pour la biorestauration ou la gestion des déchets, par exemple pour accélérer la décomposition des épaves qui jonchent le fond de l'océan.
Une série d'expériences menées à l'Institut Laue-Langevin (ILL), en collaboration avec l'IBS, l'Institut Max Planck de biochimie (MPIB) et Bitop société de biotechnologies, s'est concentrée sur l'interaction de l'ectoïne avec de l'eau et des protéines. L'ectoïne présente dans Halomonas est un composé naturel que l'on retrouve dans de nombreux organismes. Elle le protège en agissant comme un osmolyte[1].
Les expériences de diffusion de neutrons, utilisés en combinaison avec des méthodes de marquage isotopiques, ont montré comment l'ectoïne agit en laissant intacte la coquille de l'eau à la surface des protéines et membranes, ce qui est essentiel à leur activité biologique. Les molécules H2O interagissent les unes avec les autres à travers un réseau très dynamique de liaisons hydrogènes entre molécules adjacentes. L'ectoïne, plutôt que d'entraver, améliore les propriétés dynamiques remarquables des liaisons hydrogènes dans l'eau. Ces propriétés sont essentielles pour assurer la capacité de solvant de l'eau, et vitales pour la bonne organisation, la stabilisation et la fonction des protéines, des lipides, des membranes, de l'ARN et de l'ADN.
Chacun des instruments utilisés dans l'étude agit comme un «microscope géant» de grossissement différent pour permettre aux chercheurs de «voir» les détails, depuis la formation cruciale des liaisons hydrogène au niveau atomique jusqu'aux grandes structures de protéines et de membranes.
Ce résultat a fait l'objet d'un communiqué de presse.
[1] une molécule qui en équilibrant les fluides interne et externe ainsi qu'en maintenant le volume des cellules contribue à la survie de l'organisme sous stress environnemental extrême