Thèse soutenue

Formation d'un biofilm lors de l'assimilation des alcanes par Marinobacter hydrocarbonoclasticus SP17
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Auteur / Autrice : Benjamin Klein
Direction : Philippe Goulas
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Microbiologie
Date : Soutenance en 2007
Etablissement(s) : Pau

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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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).