Un point d'ébullition de 5 900 degrés Celsius et une dureté semblable à celle du diamant en combinaison avec le carbone : le tungstène est le métal le plus lourd, mais il possède pourtant des fonctions biologiques, en particulier chez les micro-organismes qui aiment la chaleur. Une équipe dirigée par Tetyana Milojevic de la Faculté de chimie de l’Université de Vienne rapporte pour la première fois de rares interactions microbiennes-tungstène à l’échelle nanométrique. Sur la base de ces résultats, il est possible d'étudier non seulement la biogéochimie du tungstène, mais également la capacité de survie des micro-organismes dans des conditions spatiales. Les résultats sont apparus récemment dans la revue Frontiers in Microbiology.

En tant que métal dur et rare, le tungstène, avec ses propriétés extraordinaires et son point de fusion le plus élevé de tous les métaux, est un choix très improbable pour un système biologique. Seuls quelques micro-organismes, tels que les archées thermophiles ou les micro-organismes sans noyau cellulaire, se sont adaptés aux conditions extrêmes d'un environnement tungstène et ont trouvé un moyen d'assimiler le tungstène. Deux études récentes menées par la biochimiste et astrobiologiste Tetyana Milojevic du Département de chimie biophysique de la Faculté de chimie de l'Université de Vienne, mettent en lumière le rôle possible des micro-organismes dans un environnement enrichi en tungstène et décrivent une interface tungstène-microbienne à l'échelle nanométrique de l'extrême Micro-organisme aimant la chaleur et les acides, Metallosphaera sedula, cultivé avec des composés de tungstène (Figures 1, 2). C’est également ce micro-organisme qui sera testé pour sa capacité de survie lors de voyages interstellaires lors de futures études dans l’environnement spatial. Le tungstène pourrait être un facteur essentiel à cet égard.

Des polyoxométalates de tungstène en tant que structures inorganiques vitales au biotraitement microbien des minerais de tungstène

Semblables aux cellules minérales de sulfure ferreux, les polyoxométalates artificiels (POM) sont considérés comme des cellules inorganiques car ils facilitent les processus chimiques pré-vie et présentent des caractéristiques « réalistes ». Cependant, la pertinence des POM pour les processus essentiels au maintien de la vie (par exemple, la respiration microbienne) n'a pas encore été abordée. "En utilisant l'exemple de Metallosphaera sedula, qui se développe dans l'acide chaud et respire par oxydation des métaux, nous avons étudié si des systèmes inorganiques complexes basés sur des amas de POM de tungstène pouvaient soutenir la croissance de M. sedula et générer une prolifération et une division cellulaires", explique Milojevic.

Les scientifiques ont pu montrer que l’utilisation de clusters POM inorganiques à base de tungstène permet l’incorporation d’espèces redox hétérogènes de tungstène dans les cellules microbiennes. Les dépôts organométalliques à l’interface entre M. sedula et W-POM ont été dissous jusqu’à l’échelle nanométrique au cours d’une coopération fructueuse avec le Centre autrichien de microscopie électronique et de nanoanalyse (FELMI-ZFE, Graz). Nos résultats ajoutent M. sedula incrusté de tungstène aux enregistrements croissants d’espèces microbiennes biominéralisées, parmi lesquelles les archées sont rarement représentées », a déclaré Milojevic. La biotransformation de la scheelite minérale en tungstène réalisée par le thermoacidophile extrême M. sedula conduit à la rupture de la structure de la scheelite, à la solubilisation ultérieure du tungstène et à la minéralisation en tungstène de la surface des cellules microbiennes (Figure 3). Les nanostructures biogéniques de type carbure de tungstène décrites dans l'étude représentent un nanomatériau durable potentiel obtenu par une conception assistée par microbes respectueuse de l'environnement.