Bacterial adaptation to the chlorinated compounds

par Maude David

Thèse de doctorat en Microbiologie

Sous la direction de Timothy Vogel.

Le président du jury était Rémy Gourdon.

Le jury était composé de Pascal Simonet, Janet K. Jansson.

Les rapporteurs étaient Lisa Alvarez-Cohen, Jan Roelof Van Der Meer.

  • Titre traduit

    Adaptation bactérienne aux composés chlorés


  • Résumé

    Le travail présenté dans cette thèse porte sur l'adaptation bactérienne aux molécules chlorées, tant au niveau des ressources génétiques nécessaires à la mise en place des gênes de dégradation qu'au niveau de la structure de la communauté microbienne observée durant la dégradation de ces composés. La première partie de ce document est une bibliographie qui se focalise sur les mécanismes développés par les bactéries pour répondre aux stress environnementaux, et sur les possibles origines des gènes responsables des premières étapes de dégradation des composés chlorés : les dehalogenases (qui réalisent les étapes de déchloration). Le deuxième chapitre de cette thèse porte sur des essais expérimentaux de remodelage génétique, dans le but de valider les hypothèses présentées lors de la bibliographie quant aux mécanismes qui ont pu conduire à la génération de nouveaux gênes de dégradation. Ces remodelages in vitro et in vivo ont été effectués en utilisant les gènes linB et dhaA. Le chapitre suivant examine la structure de la communauté bactérienne lors de la dégradation réductive du tetrachloroéthylène (PCE). Pour cette étude, des outils de biologie moléculaire, plus spécifiquement des puces phylogénétiques, ont été utilisés pour étudier la structure de la communauté microbienne depuis l'introduction du polluant jusqu'à sa dégradation. Afin d'élucider les fonctions métaboliques qui peuvent être corrélées avec la dégradation du PCE, les résultats des puces phylogénétiques ont été comparés avec un suivi chimique des métabolites de dégradation de ce composé, lors d'une étude en microcosmes. L'objectif du dernier chapitre de la thèse a été de relier la structure de la communauté microbienne avec la cinétique de dégradation des composés chimiques étudiés. Pour cela, une étude globale comportant à la fois un suivi chimique des métabolites de dégradation, une quantification des gènes de dégradation impliqués dans la déchloration réductive du PCE ainsi que l'étude de la structure de la communauté microbienne ont été mis en place. Cette étude a permis de corréler les conditions environnementales nécessaires à la déchloration et la communauté microbienne associée avec l'expression des déhalogénases quantifiées. En résumé, cette thèse explore à la fois les mécanismes mis en place par les bactéries pour dégrader ces composés polluants et la structure de la communauté bactérienne durant la dégradation de ce polluant. Comprendre ces deux étapes dans l'adaptation bactérienne peut contribuer à améliorer l'utilisation des capacités bactériennes utilisées en bioremédiation.


  • Résumé

    This thesis concerns the bacterial adaptation to the chlorinated compounds at both the gene level and the microbial community level. The bibliography will focus on the adaptation mechanisms developed by bacteria to respond to environmental stresses and on the possible origins of the genes responsible for the first steps of chlorinated compound degradation, those encoding for the dehalogenases, which perform the dechlorination or chlorine removal step. The second chapter of the thesis consists of an experimental exploration of the gene shuffling hypothesis presented in the bibliography, using linB and dhaA genes. The next chapter examines the bacterial community structure in relation to compound degradation using the reductive dechlorination of tetrachloroethylene. For this study, molecular biology tools, specifically phylochip microarrays were used to examine bacterial community structure from the moment of pollutant introduction to the environment and during bioremediation. In order to elucidate the metabolic functions, which correlate the PCE degradation, phylogenetic results were compared with functional genes in the microcosms studied. The last chapter of this global study on chlorinated compound degradation genes was to link the microbial community structure kinetics with the chemical degradation kinetics. In order to evaluate the molecular biological parameters of the microbial community, all the genes known to be involved in the entire pathway of PCE reductive dechlorination were quantified. This global study, incorporating chemical monitoring, dehalogenase quantification and microbial community structure, produced correlations between the environmental conditions necessary for dechlorination and the microbial community associated with dehalogenase expression. In summary, both the mechanisms implemented by the bacteria to degrade this compound pollutant and the bacterial community structure during the pollutant degradation were addressed. Improving the understanding of these two steps in bacterial adaptation can contribute to the understanding of bacterial and environmental cleanup capabilities.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (238 p.)
  • Notes : Thèse soumise à l'embargo de l'auteur jusqu'au 31 juillet 2012
  • Annexes : Bibliogr. p. 217-234

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  • Bibliothèque : Ecole centrale de Lyon. Bibliothèque Michel Serres.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : T2190
  • Bibliothèque : Ecole centrale de Lyon. Bibliothèque Michel Serres.
  • Non disponible pour le PEB
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