​Certaines bactéries, comme Geobacter, sont utilisées en bioremédiation pour leur capacité à « nettoyer » les sols pollués par des métaux toxiques. Pour ce faire, ces microorganismes ont le pouvoir de précipiter des formes solubles de l'uranium ou de chrome, par exemple, en effectuant une réaction chimique de réduction. Quel rapport avec l'électronique direz-vous ? Lors de cette opération de réduction, les bactéries transfèrent des électrons. La découverte du mécanisme de transfert chez Geobacter a initié une vague de recherches inédite en bio-nano-électronique. Cette bactérie est en effet dotée sur sa membrane extérieure de fils conducteurs de quelques nanomètres de diamètre, composés de protéines. Ils sont appelés nanofils ou encore pilis.

« En nous inspirant de l'architecture de ces systèmes bactériens, nous avons développé un nanofil conducteur constitué uniquement de protéines connues », raconte Vincent Forge, responsable d'équipe au CEA-BIG. Ces protéines ont beau être « connues », elles n'en sont pas moins issues de la biochimie. « En effet, souligne-t-il, le nanofil est réalisé à partir d'une protéine chimérique, c'est-à-dire synthétisée à façon. Elle comprend un domaine prion capable de s'auto-assembler sous forme de fibres amyloïdes et un domaine dont la fonction est le transport d'électrons (une rubrédoxine). » A noter que le domaine prion choisi appartient à la famille des prions sains et non pas à ceux impliqués dans une pathologie de type vache folle. La présence du domaine prion permet la formation d'une fibre par auto-assemblage. Cette dernière expose alors à sa surface des rubrédoxines suffisamment proches les unes des autres (moins de 1 nm) pour transporter les électrons d'un bout à l'autre des fibres par sauts successifs. « Nous avons montré que nos nanofils protéiques permettent le transport d'électrons entre une électrode de carbone vitreux et une enzyme sur une distance de plusieurs microns », s'enthousiasme Vincent Forge.

Ces nanofils devraient permettre le développement d'une électronique biocompatible et biodégradable, qui pourra être intégrée dans des dispositifs médicaux, comme des biocapteurs ou des biopiles, ou encore dans de  l'électronique jetable.

​

​A gauche, cliché de microscopie électronique des nanofils conducteurs bioinspirés. A droite, modèle de la structure moléculaire des nanofils. © CEA