Relations entre macromolecules organiques bacteriennes et depots carbonates d'eau douce

par RKIA EL KAHOUI

Thèse de doctorat en Sciences biologiques fondamentales et appliquées

Sous la direction de JEAN PIERRE ADOLPHE.

Soutenue en 1999

à Paris 6 .

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  • Résumé

    Des concretions calcaires sont observees dans la nature, notamment dans les rivieres. Ces formations peuvent aboutir a des perturbations dans le fonctionnement de l'ecosysteme aquatique (colmatage des fonds, petrification de la vegetation aquatique, edification de seuils calcaires). L'existence de ces depots est attribuee en partie a une origine microbienne (cyanobacteries, algues, bacteries). Des echantillons de concretions calcaires en provenance de differents milieux aquatiques continentaux (fleuve, rivieres, lac karstique) ont ete etudies ici. Le lien existant entre les concretions et leur origine bacterienne a ete recherche a l'aide d'observations au meb et par des analyses infrarouges. Il a ete ainsi montre que ces concretions ont une structure mixte : minerale (carbonatee et silicatee) et organique (proteique et polysaccharidique). Des proteines de faible masse moleculaire ont ete extraites par demineralisation de la masse organo-minerale. Une approche originale de ce travail a ete de tester l'effet de ces proteines vis-a-vis de la precipitation du caco 3 dans un modele physico-chimique in vitro. Les proteines ont exprime un tres fort effet inhibiteur vis-a-vis de la cristallisation du carbonate de calcium. Deux souches bacteriennes associees du genre bacillus ont ete isolees a partir de ces concretions. Il s'agit d'un bacillus cereus et d'un bacillus licheniformis qui, en cultures, ont produit des cristaux de caco 3, les bacilles servent de nucleateurs pour la precipitation de ces cristaux. Il a ete montre que le cycle de croissance d'une bacterie calcifiante, dans un milieu propice a la cristallogenese, est relativement long (environ 5 jours) par rapport a une bacterie classique cultivee ordinairement et qu'il existe une relation entre la production de cristaux et le cycle de croissance. Une autre originalite de notre etude a ete de demonter grace a l'utilisation de la spectrophotometrie infrarouge a transformee de fourier (spectrophotometrie irtf) que ces bacteries calcifiantes produisent des phases calciques transitoires (carbapatite et vaterite) avant la production finale de calcite, thermodynamiquement stable. La spectrophotometrie irtf, qui permet d'identifier les especes cristallines sur des micro-echantillons, nous a permis d'etablir la chronologie d'apparition de ces phases minerales des les premieres heures de culture. Des differences dans la cinetique et dans l'abondance de la mineralisation entre les cultures de bacillus cereus seul et associe a un bacillus licheniformis ont ete decelees. Nous avons montre que l'association bacterienne bacillus cereus et bacillus licheniformis est capable de stabiliser pendant un mois, la vaterite, phase minerale calcique reputee thermodynamiquement instable qui se convertit habituellement en calcite au bout de quelques heures seulement. Nos resultats confirment la forte interaction des macromolecules organiques bacteriennes, en particulier les proteines, avec le carbonate de calcium suggerant ainsi leur implication dans les processus de precipitation cristalline.


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  • Détails : 214 p.
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