Méthanogenèse
Définition
La méthanogenèse, ou la biométhanisation, est la formation de méthane par des archéobactéries méthanogènes. Elle intervient lorsque la biomasse est décomposée par ces micro-organismes dans des conditions anoxiques.
La méthanogenèse est la dernière étape du processus global de dégradation anaérobie de la matière organique biodégradable dans le méthane et le dioxyde de carbone (deux biogaz).
Source d'émissions de méthane avec méthanogenèse :
Diverses sources de méthanogenèses avec les émissions biologiques de méthane dans l'atmosphère indiquées en pourcentage.
Le rôle important de la méthanogenèse
La production de méthane est une forme importante et répandue de métabolisme microbien. La méthanogenèse est responsable d'une grande partie du gaz naturel présent dans le sol. Le reste est thermogénique.
Le rôle que jouent la méthanogenèse et par conséquent les organismes du domaine Archaea dans le cycle du carbone de la planète est essentiel car elle favorise un moyen de ne pas accumuler de carbone dans les dépôts anaérobies et de revenir dans l'atmosphère, tels que le dioxyde de carbone ou le méthane.
La méthanogenèse est principalement traitée comme une voie métabolique anaérobie spécifique des archées, comme une forme particulière de respiration anaérobie. Ceux-ci utilisent la méthanogenèse exergonique (libérant de l'énergie) comme source d'énergie.
La méthanogenèse est un élément central du cycle du carbone terrestre, car les produits de dégradation qui interviennent, le méthane et éventuellement le dioxyde de carbone, sont renvoyés dans ce cycle. Étant donné que ces gaz, en particulier le méthane, sont des gaz à effet de serre efficaces, la méthanogenèse a également gagné en importance dans la prévention du réchauffement climatique. Vraisemblablement, la production de méthane biotique joue également un rôle dans la formation d'hydrate de méthane, dont l'utilisation économique est intéressante.
Impact sur la digestion
Les méthanogènes, associés aux bactéries syntrophiques, étant également présents dans le tube digestif humain, la méthanogenèse y a un impact sur la digestion.
Environ 10 % des anaérobies dans l'intestin humain sont des méthanogènes des espèces Methanobrevibacter smithii et Methanosphaera stadtmanae. Celles-ci utilisent les deux produits de l'hydrogène de fermentation bactérienne et du formiate pour la méthanogenèse. Une concentration élevée d'hydrogène inhibe la production d'ATP par d'autres bactéries.
M. smithii décompose également le méthane, qui est toxique pour l'homme. Par conséquent, les méthanogènes ont une influence positive sur la flore intestinale humaine. La question de savoir si ceux-ci influencent également la quantité d'énergie que les humains peuvent absorber dans les aliments fait toujours l'objet de recherches.
Métabolisme (processus)
Le métabolisme de la méthanogenèse puise de l'énergie dans les matières organiques pour sa croissance et son entretien, et libère une partie de l'énergie de la matière organique via le méthane. Les principales réactions et les plus recherchées et connues sont :
- acide acétique → méthane + dioxyde de carbone;
- dioxyde de carbone + hydrogène → méthane et eau.
L'hydrogène est généralement sous la forme de NADH, qui est le résultat des processus d'oxydation d'autres molécules, par exemple : alcool + NAD → acide acétique + NADH.
Ce processus de dégradation de la matière organique et d'autres sont produits par d'autres micro-organismes, généralement des bactéries anaérobies, en plus des archébactéries elles-mêmes, pour la production d'énergie métabolique. La consommation de NAD pour former le NADH empêcherait finalement la production d'énergie dans le milieu, mais les archébactéries peuvent oxyder le NADH ou l'hydrogène produit dans la décomposition de celui-ci, produisant ainsi du méthane.
Ce processus se trouve dans les intestins des ruminants et même chez l'homme, en plus des marais et des fonds marins.
Il faut noter que cinq coenzymes sont impliquées dans le processus biochimique de formation du méthane, à savoir la coenzyme F420, la coenzyme B, la coenzyme M, le méthanofurane et la méthanoptérine. La conversion de la liaison CH3-S en méthane a lieu sur la base d'un complexe en trois parties constitué de méthyl-coenzyme M, de coenzyme B et d'un groupement nickel du cofacteur F430.
Biochimie
La méthanogenèse est une forme de dissimilation anaérobie, qui signifie que les méthanogènes ne pas utiliser d'oxygène pour ce processus métabolique. Au contraire : l'oxygène inhibe la croissance et l'activité des méthanogènes.
L'accepteur d'électrons ultime dans la méthanogenèse n'est pas l'oxygène, mais le carbone. Cet atome de carbone peut exister dans un petit nombre de composés organiques, qui ont tous de faibles poids moléculaires.
Dans les deux voies métaboliques les mieux décrites, l'acide acétique ou le dioxyde de carbone inorganique sont les accepteurs finaux d'électrons.
Au cours de la dissimilation anaérobie des hydrates de carbone, H2 et l'acétate sont formés dans un rapport de 2 : 1 ou moins. H2 ne contribue donc que pour 33 % à la méthanogenèse. Dans certaines circonstances, par exemple dans le tube digestif, l'acétate est largement absorbé dans les vaisseaux sanguins de l'hôte et la contribution de H2 à méthanogénèse est supérieure.
En fonction du pH et de la température, d'autres petits composés organiques peuvent également être utilisés pour la méthanogenèse, tels que le méthanol, le sulfure de diméthyle et le méthanethiol.
Électrométhanogenèse
L'électrométhanogenèse est une forme de conversion électrochimique d'énergie, dans laquelle le méthane (CH4) est produit par conversion biologique directe du courant électrique et du dioxyde de carbone (CO2). La réaction redox a lieu dans une cellule d'électrolyse microbienne.
Synonymes, antonymes
1 synonyme (sens proche) de "méthanogenèse" :
- biométhanisation
0 antonyme (sens contraire).
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