fr.wedoany.com Rapport : L'Université de Kassel, représentée par Kirstin Gutekunst, l'Université de la Ruhr à Bochum, avec Wolfgang Schuhmann, et l'Universidade Nova de Lisboa, avec Felipe Conzuelo, ainsi que leurs collègues, ont capturé des cellules vivantes de cyanobactéries dans un revêtement polymère souple modifié par du viologène déposé sur une électrode, formant une fine « coque d'hydrogel » autour de chaque cellule. Ensuite, l'équipe a appliqué une faible tension négative, réduisant les unités de viologène dans le polymère, capables de réduire l'oxygène à proximité immédiate des cellules, éliminant ainsi efficacement l'oxygène de l'environnement cellulaire.

Les chercheurs ont découvert que le polymère de viologène réduit élimine efficacement l'oxygène produit par la photosynthèse, créant un microenvironnement pauvre en oxygène autour des cellules, tout en évitant l'accumulation nocive de peroxyde d'hydrogène. L'hydrogénase à l'intérieur des cyanobactéries reste ainsi active et capable de produire de l'hydrogène en continu.

Les expériences avec des cyanobactéries génétiquement modifiées ont été particulièrement réussies. Chez ces mutants, l'hydrogénase est génétiquement couplée directement au photosystème I de la photosynthèse. Par rapport aux cellules sauvages dans le polymère, ces mutants ont montré une capacité de production d'hydrogène plus durable et plus stable.

Dans ces conditions protectrices, les mutants de fusion PSI-hydrogénase ont produit de l'hydrogène de manière stable sous éclairage, et la production a immédiatement diminué dès que l'oxygène a pu s'accumuler. Comme aucun glucose ou autre combustible externe n'a été ajouté, les électrons utilisés pour la production d'hydrogène proviennent très probablement directement de la photolyse de l'eau par le photosystème II, conformément aux attentes.

La production d'hydrogène photosynthétique est généralement autolimitante, car l'oxygène produit par la photolyse de l'eau inactive l'hydrogénase. Cependant, cette étude démontre une méthode pratique pour découpler les électrons de l'oxygène dans des cellules intactes. Cette approche d'élimination de l'oxygène à base de polymère évite les mélanges enzymatiques et les combustibles supplémentaires comme le glucose, rendant le système plus simple, plus durable et plus proche d'un véritable dispositif de production d'hydrogène solaire. L'incorporation de cellules intactes dans des polymères redox ajustables ouvre la voie à des « électrodes vivantes » évolutives — les cellules se réparent biologiquement, tandis que le polymère assure la fonction électrochimique.

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