La chlordécone (Kepone^®) et le γ-hexachlorocyclohexane (γ-HCH ou lindane) ont été utilisés comme pesticides pendant de nombreuses années dans les Antilles françaises, entraînant une pollution à long terme des sols et des eaux. Dans deux études précédentes, les chercheurs de l'UMR Génomique Métabolique du Genoscope avaient identifié plusieurs bactéries (Citrobacter sp.86 et Desulfovibrio sp.86) capables de transformer en anaérobiose la chlordécone en de nombreux produits de dégradation.

Aucun gène codant des déshalogénases réductrices^a ou d'autres gènes candidats n'ont été trouvés lors de l'analyse des génomes de ces bactéries. Cependant, la voie de biosynthèse en anaérobiose de la cobalamine^b, commune également à d'autres corrinoïdes^c, a pu être identifiée. Cette simple observation prend un tout autre sens quand on sait que la plupart des protocoles chimiques efficaces pour dégrader la chlordécone font justement intervenir la cobalamine comme catalyseur.

Dans une nouvelle étude publiée dans Frontiers in Microbiology, cette même équipe a émis l'hypothèse de l'implication de la cobalamine (ou d'un de ses analogues corrinoïdes) produit par ces bactéries pour expliquer la transformation microbiologique de la chlordécone.

Afin de valider cette hypothèse, ils ont obtenu et étudié quatre souches de Citrobacter sp.86 pour lesquelles plusieurs gènes impliqués dans la biosynthèse de la cobalamine ont été délétés. Ces souches ont été mises en culture liquide en présence de chlordécone sur une longue période et un suivi analytique par chromatographie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse a été réalisé.

Des produits de transformation de la chlordécone ont été détectés dans les cultures en présence de la souche bactérienne contrôle Citrobacter sp.86 (productrice de cobalamine et/ou d'autres corrinoïdes), mais aussi dans les cultures en présence des souches mutantes ne pouvant produire au mieux qu'une molécule de cobalamine incomplète (tronquée dans la partie inférieure correspondant à la boucle nucléotidique sur laquelle se fixe le ligand diméthylbenzimidazole ou un analogue aromatique). En revanche, les souches mutantes incapables d'insérer l'atome de cobalt dans le noyau précorrine (précurseur-clé de la cobalamine et des autres corrinoïdes^c) perdent leur capacité à dégrader la chlordécone.

Par ailleurs dans cette étude, il a été constaté que le lindane, dont la transformation en anaérobiose par la bactérie Citrobacter freundii avait été montrée (mais dont le mécanisme restait inconnu), était également dégradé en présence de la souche contrôle de Citrobacter sp.86. Il faut aussi souligner que, comme pour la chlordécone, seuls les mutants dont l'insertion du cobalt n'était pas affectée étaient capables de dégrader le lindane.

La présente étude présente l'implication des corrinoïdes (la cobalamine ou d'autres analogues) contenant du cobalt dans la dégradation microbienne de composés chlorés ayant des structures chimiques différentes. Leur production accrue dans des environnements contaminés pourrait accélérer les processus de décontamination.

Ces résultats montrent le rôle des corrinoïdes produits par Citrobacter sp.86 lors de la biodégradation de la chlordécone, mais aussi lors de la dégradation d'autres molécules organochlorées telle que le lindane. Les mécanismes impliqués ne semblent pas spécifiques à la chlordécone, puisque le lindane, organochloré de structure très différente, est aussi dégradé par ce biais. D'autres pesticides organochlorés pourraient donc se dégrader grâce aux corrinoïdes produits par certaines bactéries ouvrant ainsi la voie à de nouvelles applications en bioremédiation.

Crédit : Sébastien Chaussonnerie

^a : Les déshalogénases réductrices sont des enzymes impliquées dans des réactions permettant le remplacement des atomes de chlore par des atomes d'hydrogène. L'énergie qui est libérée peut ensuite être utilisée par la bactérie pour respirer en absence de dioxygène.

^b : La cobalamine est connue également sous le nom de vitamine B12, vitamine hydrosoluble. Il s'agit d'une vitamine importante pour le fonctionnement du cerveau, du système nerveux et dans la synthèse de l'ADN. Elle est aussi utilisée en tant que cofacteur par des enzymes réalisant la déchloration réductive de pesticides chlorés.

^c : Un corrinoïde est un macrocycle reposant structurellement sur le noyau corrine, un tétrapyrrole voisin de la porphyrine. Les corrinoïdes les plus connus sont les formes de la vitamine B12 (cobalamine).