Biofilms éléctroactifs : formation, caractérisation et mécanismes

Certaines bactéries, capables d'échanger des électrons avec un matériau conducteur sans l'aide de médiateur, forment sur la surface conductrice des biofilms électroactifs. Cette propriété bactérienne a été récemment découverte (2001). Les objectifs de ce travail sont de développer des biofilms électroactifs dans divers environnements naturels à partir de la flore indigène, puis par des méthodes électrochimiques complémentaires, chronoampérométrie et voltammétrie cyclique, d'évaluer l'électroactivité d'isolats issus de biofilms ainsi formés et de caractériser les mécanismes du transfert d'électrons entre bactéries et matériau. Tout d'abord, des biofilms électroactifs ont été développés en chronoampérométrie dans du terreau et de l'eau provenant de la mangrove guyanaise. Ces biofilms sont respectivement capables d'utiliser une électrode comme accepteur d'électrons (oxydation) ou comme donneur (réduction). Dans le terreau, les résultats obtenus en chronoampérométrie et en voltammétrie cyclique suggèrent un transfert électronique en deux étapes : consommation lente du substrat puis transfert rapide des électrons entre les bactéries et l'électrode.Ensuite, la capacité à catalyser la réduction de l'oxygène a été démontrée par voltammétrie cyclique pour des isolats aérobies facultatifs issus des biofilms du terreau (Enterobacter spp. et Pseudomonas spp.) et des isolats aérobies obtenus à partir de biofilms marins (majoritairement Roseobacter spp.). Enfin, des biofilms générant une augmentation du courant en chronoampérométrie ont été développés en bioréacteur sur milieu synthétique à partir d'une culture pure d'isolats. Ainsi, pour la première fois, l'électroactivité de plusieurs souches anaérobies de Geobacter bremensis isolées des biofilms du terreau a été mise en évidence.