Les multiples applications de la bactérie Bacillus : du secteur phytosanitaire à la détergence, en passant par l’agroalimentaire et l’environnement

Cette conférence a mis en lumière les propriétés exceptionnelles et les applications multiples des bactéries du genre Bacillus, un organisme étudié depuis de nombreuses années pour son impact dans des domaines variés tels que l'agriculture, l'agroalimentaire, l'environnement et l'hygiène. 

Philippe Jacques, Professeur Ordinaire et Marc Ongena, Directeur de Recherche du FNRS (Gembloux Agro-Bio Tech, Microbial Technologies, ULiège) ont introduit le sujet en soulignant l'extraordinaire résilience de cette bactérie, dont le genre existe depuis environ un milliard d'années et qui a su s'adapter à des conditions environnementales extrêmes. Cette persistance s'explique principalement par la capacité de la bactérie à former des spores, une forme physiologique hautement résistante entourée d'une coque protectrice qui lui permet de survivre à des températures élevées, à la dessiccation, aux rayons UV et aux rayonnements gamma. Marc Ongena a précisé que si le sol et la rhizosphère constituent son habitat de prédilection en raison de la richesse des interactions microbiennes, Bacillus se retrouve dans des environnements très divers, allant des microbiomes animaux aux milieux les plus hostiles. 

Philippe Jacques a également rappelé que la bactérie est devenue un modèle incontournable en biologie moléculaire grâce à sa capacité à accepter de l'ADN extracellulaire et au séquençage complet de son génome dès 1996. Sur le plan taxonomique, bien que la classification évolue constamment, les chercheurs se sont concentrés ici sur le groupe Bacillus subtilis. Historiquement, l'homme exploite déjà cette bactérie depuis des siècles via la fermentation alcaline pour produire des aliments traditionnels comme le Natto au Japon ou le Dawa-Dawa en Afrique, où les protéases de Bacillus dégradent les protéines en acides aminés, lesquels sont utilisés comme source de carbone par la bactérie en libérant de l'ammoniaque qui provoque une alcalinisation du milieu.

L'un des atouts majeurs de Bacillus réside dans son "sécrétome", un arsenal de molécules et d'enzymes qu'elle libère dans son environnement. Marc Ongena a détaillé comment ces enzymes, telles que les hydrolases ou les phosphatases, permettent à la bactérie de dégrader la matière organique ou de solubiliser le phosphore pour se nourrir. Par ailleurs, Bacillus est capable de stimuler le développement végétal ou de protéger les cultures contre le stress hydrique grâce aux molécules volatiles et aux hormones qu’il produit. Ces propriétés sont exploitées pour développer des biostimulants  Enfin certaines souches consacrent jusqu'à 13 % de leur génome à la synthèse de métabolites secondaires spécialisés, faisant de ce micro-organisme une plateforme biotechnologique de premier plan. . Philippe Jacques a particulièrement mis en avant les lipopeptides cycliques, des molécules amphiphiles « remarquables » comme la surfactine, qui agissent soit comme des biofongicides directs en perforant la membrane des pathogènes, soit comme des éliciteurs activant l'immunité naturelle des plantes.

Quatre entreprises ont ensuite illustré quelques exploitations industrielles possibles de Bacillus.

Frédéric Roulling, Sr Research Manager Precision Fermentation (Puratos), a expliqué que son entreprise utilise Bacillus comme une véritable "usine cellulaire" pour produire des enzymes innovantes destinées à la boulangerie. Le groupe Puratos s'appuie sur la capacité de cette bactérie non pathogène à sécréter de grandes quantités de protéines pour développer des améliorants de panification. Ces enzymes, comme les amylases ou les xylanases, permettent de stabiliser la qualité des farines et de prolonger la fraîcheur du pain. Frédéric Roulling a illustré cette innovation par la découverte d'enzymes chez des micro-organismes extrêmophiles, comme une xylanase d'Antarctique ou une protéase de sources chaudes, qui sont ensuite produites à grande échelle grâce à la fermentation de Bacillus sur le site de l'entreprise à Andenne. Le processus de développement combine la bio-informatique pour identifier des enzymes d’intérêt in silico et des tests en laboratoire pour valider leur potentiel avant la phase de production industrielle par fermentation à haute densité cellulaire.

Au-delà de la production d'enzymes, Bacillus se distingue par sa capacité à former des biofilms, des communautés cellulaires structurées au sein d'une matrice protectrice de protéines et de polysaccharides. Marc Ongena a expliqué que ce mode de vie en communauté assure la persistance de la bactérie sur les racines des plantes ou d'autres supports, créant un bouclier contre les toxines environnementales. 

Cette propriété est au cœur des solutions présentées par Claudia Toussaint, Chief Technology Officer (Earth Alive Clean Technologies). La société Earth Alive a développé un suppresseur de poussière biologique, le ea1™, utilisé principalement dans le secteur minier. Claudia Toussaint a expliqué que le produit repose sur un mélange spécifique de cinq souches de Bacillus qui, une fois pulvérisées sur les routes de carrières, s'établissent et produisent un biofilm capable de lier physiquement les particules de poussière entre elles. Contrairement aux solutions chimiques corrosives et non respectueuses de l’environnement ou à l'arrosage intensif à l'eau qui s'évapore rapidement, l'action biologique de Bacillus offre une efficacité durable pouvant atteindre trois semaines, même dans des conditions de sécheresse extrême. L'utilisation de cette technologie permet non seulement de réaliser des économies d'eau massives, mais aussi de réduire l'impact environnemental des exploitations minières tout en améliorant la santé des populations locales proches des sites d'extraction.

La production industrielle de ces micro-organismes vivants comporte toutefois des défis techniques majeurs, comme l’a souligné Philippe Thonart, Administrateur délégué (Artechno). La société Artechno s’est spécialisée dans la production de masse de Bacillus pour des clients mondiaux, que ce soit pour des applications en agriculture, en nutrition animale ou humaine. Philippe Thonart a insisté sur la difficulté de faire sporuler certaines souches à des concentrations élevées pour garantir un coût de production compétitif. Le processus industriel requiert des investissements lourds dans des fermenteurs de grande capacité (jusqu'à 22 m³) et des unités de séchage sophistiquées, car les produits doivent rester stables et viables pendant un à deux ans. Il a également mis en garde contre les risques de contaminations croisées, et souligne l'importance d'optimiser la consommation énergétique des compresseurs d'air, qui représentent une part prépondérante des coûts de fermentation. Artechno explore également le domaine des "postbiotiques", utilisant les métabolites produits par les bactéries plutôt que les cellules vivantes elles-mêmes, offrant ainsi une alternative prometteuse dans certains cadres réglementaires.

Enfin, Frédéric Weekers, Directeur (FW Bioconsult) a abordé l'utilisation de Bacillus dans le secteur du nettoyage et de l'hygiène, proposant un changement de paradigme par rapport à l'hyper-hygiénisme traditionnel. Plutôt que de chercher à éliminer 99,9 % des germes par des désinfectants chimiques qui favorisent les résistances, Frédéric Weekers préconise une gestion de l'écologie microbienne des environnements intérieurs. En introduisant des Bacillus dans les produits d'entretien, on utilise la compétition naturelle pour l'espace et les nutriments afin de limiter le développement de pathogènes. Ces bactéries continuent de produire des enzymes dégradant les graisses et les salissures bien après l'application, offrant une action nettoyante rémanente. Des études ont montré que cette approche peut réduire de 90 % la charge en pathogènes dans les hôpitaux ou éliminer durablement les mauvaises odeurs dans les textiles. Frédéric Weekers a souligné que cette solution s'inscrit dans une démarche d'écologie circulaire, réduisant les risques d'accidents ménagers liés aux produits chimiques et améliorant la qualité de l'air intérieur. 

En conclusion, les intervenant·es s'accordent sur le potentiel immense de Bacillus, tout en insistant sur la nécessité de poursuivre l'exploration de la biodiversité microbienne pour découvrir des souches aux performances encore accrues.

Ce compte-rendu a été rédigé avec l’aide de l’IA.