Des scientifiques découvrent de l’or à l’intérieur des aiguilles d’un sapin de Noël

Les plantes ne se contentent pas de faire de la photosynthèse : certaines d’entre elles fabriquent de l’or. Dans une forêt boréale du nord de la Finlande, des scientifiques ont trouvé de minuscules particules d’or à l’intérieur d’aiguilles d’épicéa.

Les plantes comme l’épicéa commun hébergent de minuscules partenaires microbiens qui modifient la chimie à l’intérieur de leurs feuilles et de leurs aiguilles d’une manière que la science commence à peine à comprendre.

Pour la première fois, des scientifiques ont établi un lien entre les bactéries vivant à l’intérieur des aiguilles d’épicéa de Norvège et la formation de nanoparticules d’or.

« Nos résultats suggèrent que les bactéries et autres microbes vivant à l’intérieur des plantes peuvent influencer l’accumulation d’or dans les arbres », explique Kaisa Lehosmaa, chercheuse postdoctorale à l’université d’Oulu, en Finlande.

Cette découverte ouvre la voie à une prospection aurifère plus écologique, et des processus similaires pilotés par des microbes dans les mousses pourraient aider à extraire les métaux des eaux affectées par l’exploitation minière.

Les microbes des arbres fabriquent-ils de l’or ?

La question centrale est simple : les microbes vivant à l’intérieur des aiguilles d’épicéa sont-ils liés à la présence de nanoparticules d’or ? Si oui, qu’est-ce que cela signifie pour les plantes, les microbes et la façon dont nous recherchons les minéraux ?

Les géologues savent depuis longtemps que les dépôts minéraux perdent des ions lorsque les roches s’oxydent et que les bactéries se mettent au travail.

Ces ions se déplacent vers les sols de surface, où les plantes absorbent l’eau et les nutriments, y compris les métaux. Avec des instruments sensibles, on peut même détecter ces métaux dans les plantes ou la neige.

Des chercheurs de l’université d’Oulu et du Geological Survey of Finland se sont intéressés aux arbres qui poussent au-dessus d’un gisement d’or connu en Laponie finlandaise, dans un gisement minéral satellite de la mine d’or de Kittilä.

Cette situation augmente les chances que de minuscules quantités d’or passent de l’eau du sol aux racines et jusqu’aux aiguilles.

« De telles méthodes biogéochimiques ont déjà été utilisées pour l’exploration minière, mais cette nouvelle recherche nous permet de mieux comprendre ce qui se passe réellement dans le processus », explique le professeur Maarit Middleton du Service géologique de Finlande (GTK).

Aiguilles d’arbre et particules d’or

L’équipe a prélevé 138 échantillons d’aiguilles sur 23 épicéas de Norvège et les a répartis sur deux pistes d’essai.

La première piste a recherché des nanoparticules d’or en utilisant la microscopie électronique à balayage à émission de champ associée à la spectroscopie à rayons X à dispersion d’énergie.

Un point brillant et dense qui correspond au signal des rayons X de l’or est considéré comme une particule confirmée. L’autre piste a permis de séquencer un gène marqueur standard (ARNr 16S) afin de cartographier les bactéries vivant à l’intérieur des aiguilles.

Dans quatre arbres, des nanoparticules d’or sont apparues à l’intérieur des aiguilles. Là où l’or apparaissait, les particules se trouvaient souvent à côté d’amas de cellules bactériennes intégrées dans un biofilm – le revêtement protecteur et collant que les bactéries construisent pour vivre en communautés étroites.

Empreintes microbiennes

Le séquençage de l’ADN des biofilms a permis d’identifier des groupes bactériens spécifiques liés aux aiguilles contenant de l’or. Des taxons tels que P3OB-42, Cutibacteriumet Corynebacterium étaient plus fréquents dans les aiguilles dont l’or était confirmé.

« Cela suggère que ces bactéries spécifiques associées à l’épicéa peuvent aider à transformer l’or soluble en particules solides à l’intérieur des aiguilles », explique le Dr Lehosmaa. « Cette découverte est utile, car la recherche de telles bactéries dans les feuilles des plantes pourrait faciliter la prospection de l’or.

Comment les microbes des arbres fabriquent de l’or

Dans le sol, l’or peut se déplacer sous une forme soluble et ionique avec l’eau. À l’intérieur d’une aiguille, les micro-environnements créés par les biofilms peuvent modifier la chimie locale et changer les conditions de sorte que l’or dissous devienne moins soluble et commence à former de minuscules particules.

Les plantes isolent souvent les métaux pour assurer le bon fonctionnement des processus essentiels. Les microbes bénéficient de l’abri des biofilms et peuvent s’emparer d’oligo-éléments en cours de route.

« Notre récente étude fournit des preuves préliminaires de la manière dont l’or se déplace dans les pousses de plantes et dont les nanoparticules d’or peuvent se former à l’intérieur des aiguilles », explique le Dr Lehosmaa.

« Dans le sol, l’or est présent sous une forme liquide et soluble. Transporté par l’eau, l’or pénètre dans les aiguilles de l’épicéa. Les microbes de l’arbre peuvent alors précipiter cet or soluble en particules solides de taille nanométrique ».

Déchiffrer les motifs

Tous les arbres ne contenaient pas de nanoparticules d’or, ce qui est parfaitement logique. Les arbres exploitent différentes voies d’eau et leurs microbiomes peuvent même varier d’une branche à l’autre.

Les aiguilles contenant plus d’or avaient tendance à héberger moins de types de bactéries, mais les communautés globales ne se divisaient pas en deux groupes distincts. Certains groupes « indicateurs » étaient plus fréquents dans l’environnement recouvert d’or.

La présence simultanée de points d’or, de cellules bactériennes et de biofilms suggère une implication microbienne, mais il ne s’agit pas d’une vue en direct d’une seule bactérie réduisant l’or en temps réel.

Pour déterminer les causes et les effets exacts de ce processus, il faudra mener des expériences ciblées qui permettront de suivre la transformation étape par étape.

Implications dans le monde réel

L’exploration biogéochimique consiste déjà à prélever des échantillons de plantes pour découvrir ce qui se cache en dessous. Ce qui est nouveau, c’est l’angle microbien à l’intérieur des feuilles et des aiguilles.

Si des microbes spécifiques sont en corrélation avec les particules d’or, le dépistage de ces bactéries pourrait permettre d’affiner les études basées sur les plantes. Cela signifie qu’il y aura moins de trous de forage aveugles, moins de perturbations et de meilleures chances de trouver les bonnes cibles.

Cette approche ne remplace pas la géophysique ou la géochimie traditionnelle. Elle ajoute une autre ligne de preuve. Dans les régions où l’accès est difficile ou les enjeux environnementaux sont importants, ce signal supplémentaire pourrait s’avérer payant.

La même biologie qui façonne les métaux à l’intérieur des aiguilles pourrait aider à extraire les métaux de l’eau. Les plantes aquatiques et leurs microbes vivent en première ligne de l’exposition aux métaux dans les cours d’eau proches des mines.

Si les biofilms et les tissus végétaux poussent les métaux dissous à former des particules, cette chimie pourrait être intégrée aux systèmes de traitement.

« Les métaux peuvent, par exemple, précipiter dans les tissus des mousses. L’étude de la biominéralisation nous permet également d’explorer comment les bactéries et les microbes vivant dans les mousses aquatiques pourraient contribuer à éliminer les métaux de l’eau », explique le Dr Lehosmaa à propos d’une autre étude en cours.

De l’or dans les arbres : des réponses supplémentaires sont nécessaires

Les plantes sont des holobiontes – des équipes composées de l’hôte et de ses microbes. Ces partenaires déterminent la circulation des nutriments et des oligo-éléments, la gestion du stress et, dans des cas comme celui-ci, la formation des minéraux à l’intérieur des tissus.

Dans les épicéas de Laponie, les microbes semblent aider à enfermer de minuscules morceaux d’or dans une forme solide et sûre. Ce minuscule enregistrement à l’intérieur d’une aiguille donne une idée de la géologie sous nos pieds et des outils pratiques que nous pouvons utiliser à la surface.

Des tests directs et résolus dans le temps seront essentiels. Si l’on montre que des microbes absorbent de l’or soluble et forment des nanoparticules dans des conditions contrôlées, l’argumentaire devient plus solide.

Les nouvelles études devront aller au-delà de l’épicéa et tester d’autres plantes sur différents types de gisements et de roches.

Les scientifiques suivront les saisons, cartographieront les itinéraires des eaux souterraines, puis relieront les empreintes microbiennes aux signaux de l’or d’une manière utilisable par les équipes de terrain.

C’est ainsi que fonctionne la science : il faut suivre une voie claire qui va de l’observation minutieuse à une méthode fiable.

Dans le cas présent, ce chemin clair passe par un endroit que nous avons trop longtemps négligé : les petits quartiers où les cellules végétales et les biofilms microbiens fixent les règles de la chimie.

L’étude complète a été publiée dans la revue Microbiome environnemental.

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