Formation d'un biofilm lors de l'assimilation des alcanes par Marinobacter hydrocarbonoclasticus SP17

par Benjamin Klein

Thèse de doctorat en Microbiologie

Sous la direction de Philippe Goulas.

Soutenue en 2007

à Pau .


  • Résumé

    Lors de la croissance sur n-alcanes, la bactérie marine Marinobacter hydrocarbonoclasticus SP17 forme un biofilm à l'interface eau-hydrocarbure. La formation de biofilms n'a été observée que sur des substances insolubles et métabolisables, les n-alcanes de C8 à C28 et les alcools gras à 12 et 16 carbones. Par contre, il n'y a pas formation de biofilms à la surface des alcanes non métabolisables pristane, heptamethylnonane et dotriacontane. La formation de biofilms par M. Hydrocarbonoclasticus SP17 serait donc spécifique des interfaces nutritives, c'est-à-dire les interfaces entre la phase aqueuse et un substrat insoluble. La perturbation du développement du biofilm par une forte agitation conduit à une sévère réduction de la croissance et du taux de dégradation de l'hexadécane. La formation du biofilm est donc nécessaire à une assimilation efficace de l'hexadécane. L'absence d'émulsification de l'hexadécane et la production de surfactants associée aux cellules montrent que la capture de l'alcane par les cellules se fait par contact avec l'interface. Le rôle du biofilm pourrait être d'établir et/ou maintenir une interaction entre les cellules et le substrat. Nos travaux montrent que l'adaptation à l'utilisation de l'hexadécane comme source de carbone conduit à la formation de plusieurs types cellulaires au sein de la culture. Des cellules forment le biofilm à l'interface eau-substrat où se fait l'assimilation du substrat et la croissance bactérienne. Les cellules du biofilm accumulent une grande quantité de cires sous forme d'inclusions cytoplasmiques (0,47 mg/mg de protéines). Parallèlement, apparaît une population de cellules planctoniques ne se divisant pas et provenant du détachement du biofilm. Ces cellules contiennent cinq fois moins de cires (0,09 mg/mg de protéines) que les cellules du biofilm. Bien qu'elles contiennent une quantité significative de cires, l'absence de croissance des cellules détachées est due à une carence en source de carbone et d'énergie exogène puisque l'addition d'acétate permet leur croissance. Une étude physicochimique de la première étape du développement du biofilm, l'adhésion à l'hexadécane, a été entreprise en utilisant un tensiomètre dynamique à goutte. Il est montré que l'adsorption des cellules à l'interface eau-hexadécane est limitée par leur diffusion de la phase aqueuse vers l'hexadécane. L'adsorption des cellules s'interrompt avant qu'elles recouvrent la totalité de la surface disponible. Lorsque les cellules atteignent l'interface, elles produisent des composés tensio-actifs qui s'adsorbent et recouvrent l'interface. Un comportement différent des cellules aux interfaces eau-hexadécane et eau-heptaméthylnonane a été mis en évidence, indiquant que M. Hydrocarbonoclasticus SP17 est capable de différencier une interface nutritive (hexadécane) d'une interface non-nutritive (heptamethylnonane).

  • Titre traduit

    Biofilm formation during alkanes assimilation by Marinobacter hydrocarbonoclasticus SP17.


  • Résumé

    During growth on n-alkanes, Marinobacter hydrocarbonoclasticus SP17 forms a biofilm at the water/hydrocarbon interface. Biofilm formation was only observed on insoluble and metabolizable substances such as n-alkanes from C8 to C28 and fatty alcohols dodecanol and hexadecanol. These bacteria do not form a biofilm on the non metabolizable pristane, heptamethylnonane and dotriacontane. Biofilm formation seems to be controlled by the presence of nutritives interfaces. The perturbation of biofilm development by vigorous agitation results in a decrease in growth and rate of hexadecane degradation. Biofilm formation is required for efficient hexadecane assimilation. Both the absence of emulsification and the presence of tensioactives substances associated to the cells show that hexadecane uptake is due to interfacial contact. Ours experiments show that adaptation to hexadecane as carbon source leads to different cellular types in the same culture. Biofilm cells, located at the water/hydrocarbon interface, accumulate a large amount of waxes ester (0. 47 mg/mg of proteins). In contrast, planktonic cells originated from biofilm dispersion accumulate five time less of waxes ester (0. 09 mg/mg of proteins). Although they contain significant amount of waxes, cells detached from the biofilm could not grow due to carbon limitation and exogenous energy as demonstrated by their ability to grow after acetate addition. A physico-chemistry study of the bacterial adhesion step to hexadecane by using drop tensiometer shows that adsorption of cells on hydrocarbons is limited by Brownian diffusion. Adsorption of bacteria is stopped before the entire surface is colonized. The interruption of cell adsorption is due to production of surface active compounds by bacteria located at the interface. Different behaviours at water/hexadecane interface and the water/heptamethylnonane interface show that M. Hydrocarbonoclasticus SP17 is able to discriminate hexadecane as nutritive interface and heptamethylnone as non nutritive surface.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (160 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliographie p.135-160

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  • Bibliothèque : Université de Pau et des Pays de l'Adour. Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : US 460637
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