Les microbes du sol éliminent 70 millions de tonnes d’hydrogène de l’air chaque année : des scientifiques australiens isolent l’enzyme Huc et la transforment en une batterie qui ne nécessite jamais d’être branchée

Dans le sol vivent des bactéries capables d’exploiter un combustible qui passe inaperçu autour de nous. Une équipe de l’Université Monash, en Australie, a isolé une enzyme nommée Huc qui puise de l’énergie dans les petites quantités d’hydrogène présentes dans l’air et permet de générer un courant électrique.

La découverte a été publiée en 2023 et a ouvert une voie pour le développement de petits dispositifs utilisant cette source d’énergie. Les avancées ont continué en 2025 avec une pile expérimentale qui fonctionnait avec l’air, bien que sa puissance reste bien inférieure à celle obtenue avec de l’hydrogène pur.

Le combustible est dans l’air

L’hydrogène représente environ 0,00005 % de l’atmosphère. Cela peut sembler une quantité insignifiante, mais certaines bactéries peuvent l’exploiter pour subsister lorsque d’autres nutriments font défaut, même dans des environnements aussi exigeants que les sols antarctiques.

Pour comprendre comment elles s’y prennent, les chercheurs ont extrait Huc de la bactérie du sol Mycobacterium smegmatis. Cette enzyme facilite une réaction qui sépare l’hydrogène en protons et en électrons, dont le mouvement peut être exploité pour produire un courant.

L’énergie provient de l’hydrogène consommé lors de la réaction. C’est pourquoi, bien qu’elle ait été décrite comme une « batterie naturelle », son fonctionnement nécessite un apport de ce gaz, même minime.

Comment contourner l’oxygène

Travailler avec des quantités minimales d’hydrogène présente un autre obstacle. L’oxygène de l’air inhibe de nombreuses enzymes qui utilisent ce carburant, mais Huc maintient son activité en présence d’oxygène.

L’étude de 2023, publiée dans Nature, a montré que des canaux moléculaires étroits facilitent l’accès de l’hydrogène et restreignent celui de l’oxygène. D’autres structures internes ajustent le transport des électrons pour que la réaction puisse exploiter des concentrations extrêmement faibles du gaz.

Les chercheurs ont combiné la cryo-microscopie électronique, qui permet d’étudier la structure des protéines, avec des essais électrochimiques. Ainsi, ils ont pu observer comment Huc était organisée et vérifier que l’enzyme purifiée générait un courant.

Résiste au froid et à la chaleur

« C’est étonnamment stable », a expliqué Ashleigh Kropp dans le communiqué de Monash accompagnant la découverte. Selon les essais décrits, l’enzyme pouvait être congelée ou chauffée jusqu’à 80 °C et conserver ensuite sa capacité à générer de l’énergie.

Cette résistance est intéressante pour envisager sa conservation et sa manipulation. Mais réussir un simple test de température ne démontre pas à lui seul qu’un dispositif complet fonctionnerait pendant des années, ce qui nécessiterait des essais spécifiques de durabilité.

L’essai avec une pile

En 2025, une équipe dirigée par Kaiqiang He a intégré Huc dans des nanotubes de carbone afin de construire l’électrode d’une pile à combustible enzymatique. Le travail, publié dans Nano Energy, a également mobilisé des chercheurs de l’équipe à l’origine de la découverte.

Avec de l’hydrogène pur et à 60 °C, la pile a atteint une puissance maximale de 1,72 milliwatts par centimètre carré. Les auteurs ont aussi annoncé qu’elle conservait 94 % de sa puissance initiale après 24 heures de fonctionnement continu.

Et qu’en est-il avec de l’air ? L’étude a enregistré 0,08 milliwatts par centimètre carré, une valeur inférieure qui permet de situer le progrès sur son échelle réelle. Ces deux mesures correspondent à des conditions différentes et doivent être distinguées lors de l’évaluation de leurs applications potentielles.

La bactérie régule sa consommation

Une autre étude, publiée en mars 2026 dans mSystems, a examiné le moment où la bactérie produit cette machinerie. Les résultats montrent que la disponibilité du glycérol, une source de carbone qu’elle peut utiliser comme nourriture, réprime la production de Huc à travers un réseau régulateur dans lequel intervient la protéine GylR.

En modifiant ou en réduisant l’activité de ce régulateur, les chercheurs ont observé une production et une activité accrues de Huc. Le résultat apporte des indices pour étudier comment obtenir davantage d’enzyme, l’une des étapes nécessaires pour développer des applications technologiques. Ce contrôle se produit à l’intérieur de la bactérie vivante et n’implique pas que l’enzyme isolée cesse de fonctionner.

Ce qui pourrait alimenter

Les chercheurs ont envisagé des usages possibles dans des horloges, de petits moniteurs et des capteurs capables de détecter l’hydrogène. La fiche technique de Monash situe le développement en phase de preuve de concept, ce qui signifie que ces applications restent des objectifs de recherche.

La différence est importante lorsque l’on pense, par exemple, à un capteur installé loin d’une prise. Pour savoir si cette technologie permettrait d’espacer les remplacements de pile, il faudrait vérifier combien d’énergie elle délivre de façon soutenue et combien l’appareil en a besoin.

Il reste également à évaluer le coût de fabrication et la durée de vie de l’ensemble, qui dépendront de l’intérêt environnemental ainsi que des matériaux nécessaires.

L’étude de 2026 sur la régulation de Huc a été publiée dans PubMed Central.