Activités enzymatiques extracellulaires des agrégats bactériens de stations d'épuration d'eaux usées urbaines

par Aurore Cadoret

Thèse de doctorat en Biologie santé environnement. Chimie et microbiologie de l'eau

Sous la direction de Jean-Claude Block.

Soutenue en 2003

à Nancy 1 , en partenariat avec Université de Nancy I. UFR Sciences pharmaceutiques et biologiques (autre partenaire) .


  • Résumé

    La plupart des micro-organismes des milieux environnementaux sont retrouvés sous forme d'agrégats. Ces structures complexes sont formées par l'association de micro-organismes au sein d'une matrice de polymères extracellulaires (EPS) qui assure leur cohésion. Ainsi, les agrégats microbiens des stations d'épuration (boues activées) regroupent plus d'une centaine d'espèces bactériennes différentes, entourées d'un réseau de macromolécules (protéines, polysaccharides, substances humiques, ADN et lipides). Les EPS seraient impliqués dans l'absorption des substrats macromoléculaires et dans le confinement des enzymes hydrolytiques extracellulaires à proximité des cellules. L'objectif général de notre travail était de qualifier et de quantifier les enzymes extracellulaires associées aux EPS extraits des agrégats bactériens des stations d'épuration, d'étudier leur variabilité et les paramètres environnementaux qui déterminent ces variations. Ainsi, une vingtaine d'activités enzymatiques différentes ont été systématiquement mises en évidence au sein des EPS des boues. Malgré la complexité du mélange, les paramètres cinétiques apparents à 25°C de l'activité Leu-aminopeptidase (Km=110gmol L-1 et Vm=9,6gmol min -1 g-1 MV EPS) et de l'activité α-glucosidase (Km=234 gmol L-1et Vm=0,9 gmol min-1 g-1 MV EPS) ont été estimés. La vitesse d'hydrolyse augmente avec la température avec une température optimale voisine de 30°C pour l"activité Leu-aminopeptidase et d'au moins 50°C pour les activités α-glucosidase et protéase. La séparation des protéines dotées d'activités Leu-aminopeptidase et Ala-aminopeptidase a été réalisée afin de disposer d'une enzyme cible au sein de ce mélange. La séparation des protéines extracellulaires dotées d'activité Leu-aminopeptidase et Ala-aminopeptidase de cinq souches protéolytiques isolées des boues a permis d'établir une sorte de référence. La propension d'activité enzymatique associée aux EPS est voisine de 5% pour l'activité α-glucosidase de 17% pour l'activité Leu-aminopeptidase, 23% pour l'activité caséinase et 44% pour l'activité α-amylase. La diffusion au sein des EPS ne semble pas limiter l'accessibilité des composés de masse molaire élevée (azocaséine, Mr = 25000) aux enzymes extracellulaires. Par contre, la dispersion des agrégats bactériens a augmenté considérablement la vitesse d'hydrolyse de l'amylose azure (32000 < Mr < 86000). L'accessibilité des substrats aux enzymes extracellulaires serait accrue par l'agrégation et la désagrégation en continu des agrégats mais semble néammoins dépendre de la structure et des propriétés physico-chimique des substrats. Les variations temporelles importantes des activités protéolytiques notamment, suggérent une réponse de la biomasse aux conditions environnementales. Après 3 jours de famine, l'activité α-glucosidase est divisée par 5, l'activité protéase multipliée par 2 et l'activité Leu-aminopeptidase voisine de sa valeur de départ. L'exposition des boues à l'azocaséine (Mr=25000) induit l'activité Leu-aminopeptidase qui augmente de manière significative après 24h et proportionnellement à la concentration en substrat. Seul le "stress" oxydant n'a pas montré d'effet significatif sur l'expression des enzymes extracellulaires. Ces différents aspects renforcent à la compréhension du rôle du compartiment extracellulaire des agrégats dans l'adaptation des bactéris aux conditions environnementales et dans l'amélioration de l'accès aux macromolécules, en particulier


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Informations

  • Détails : 213 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.188-197

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  • Bibliothèque : Bibliothèque interuniversitaire de santé (Paris). Pôle pharmacie, biologie et cosmétologie.
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  • Cote : TPHA 11546
  • Bibliothèque : Université de Lorraine (Vandoeuvre-lès-Nancy, Meurthe-et-Moselle). Direction de la Documentation et de l'Edition - BU Santé.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : T/D/PH/N/2003/13
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