Bacillus dans le traitement des eaux usées

Pourquoi Bacillus produit les enzymes dont la tâche a besoin

Les enzymes qui hydrolysent les boues — protéases, amylases, lipases et cellulases — sont, très majoritairement, celles que les espèces de Bacillus sont réputées produire à l'échelle industrielle. Les revues du secteur des enzymes industrielles rapportent qu'environ la moitié du marché mondial total des enzymes provient de Bacillus, les protéases représentant à elles seules une grande part de toutes les enzymes vendues, et que l'alpha-amylase est principalement un produit de Bacillus. Des espèces de référence bien connues — Bacillus subtilis, licheniformis, amyloliquefaciens et leurs proches — sont citées à maintes reprises comme des producteurs à haut rendement, et il a été démontré que des souches sélectionnées sécrètent vingt à vingt-cinq grammes d'enzyme par litre, ce qui les place parmi les organismes industriels les plus productifs connus.

Cela importe sur le plan commercial autant que biologique. Parce que les organismes qui produisent ces enzymes sont tous achetés à une poignée de fermenteurs similaires, les enzymes elles-mêmes ne sont pas ce qui distingue véritablement un fournisseur d'un autre. Ce qu'un produit sérieux réussit, c'est le choix des souches présentes, le fait qu'elles produisent ou non les enzymes dont un système donné a besoin, et leur viabilité dans le format sous lequel elles sont vendues — ce qui amène la discussion à la spore.

L'endospore, et pourquoi le produit peut être vendu sec

En situation de stress, une cellule de Bacillus forme une endospore : une cellule métaboliquement dormante conçue pour survivre. La littérature sur la sporulation la décrit comme résistante aux températures extrêmes, à la dessiccation et aux rayonnements ionisants, avec des estimations de longévité allant de milliers à des millions d'années, et capable de reprendre sa croissance — de germer — lorsque les conditions environnementales signalent que cela en vaut la peine. La formation de spores est un trait caractéristique des Firmicutes à Gram positif, le phylum auquel appartient Bacillus.

Pour un produit de traitement, cette biologie est un cadeau. Une cellule dormante et résistante à la dessiccation peut être séchée, conditionnée, stockée et transportée, puis germer lorsqu'elle atteint une eau chaude et un substrat organique. Les organismes qui accomplissent le travail de réduction des boues sont, commodément, précisément ceux qui se sèchent le mieux — de sorte qu'un format sec ne coûte rien sur le plan biologique, et les deux formats secs de la gamme de lancement sont secs pour cette raison plutôt que pour la seule commodité de la conservation.

Le contraste avec les nitrifiants, et ce qu'il exclut

La façon la plus claire de comprendre pourquoi la spore importe est de considérer un organisme qui n'en a pas. Les bactéries nitrifiantes — Nitrosomonas et Nitrobacter, qui oxydent l'ammoniac et le nitrite et sont donc les organismes qui comptent pour un permis relatif à l'azote — sont des protéobactéries à Gram négatif, non des Firmicutes. Elles ne peuvent pas former d'endospores, car la formation d'endospores est un trait des Firmicutes, et les données expérimentales en confirment la conséquence : une culture de laboratoire de Nitrosomonas europaea n'a pas pu être récupérée après séchage à l'air. Une culture pure fabriquée se comporte de la même manière. Elle meurt.

Ce n'est pas une distinction marketing déguisée en science. Elle découle directement de la place de ces organismes dans l'arbre du vivant, et c'est l'élément de microbiologie le plus lourd de conséquences pour quiconque choisit entre les formats : le format qui atteint les boues de fond et le format qui transporte les nitrifiants ne sont pas, pour de solides raisons biologiques, le même produit.