Adaptation aux métaux lourds de populations de rhizobia impliquées dans la phytostabilisation de déblais miniers : Identification des mécanismes d’adaptation au Zn et au Cd, et structuration des populations de rhizobia adaptées aux sites miniers

par Géraldine Maynaud

Thèse de doctorat en Microbiologie/Parasitologie

Sous la direction de Brigitte Brunel et de Jean-Claude Cleyet-Marel.


  • Résumé

    La symbiose entre Anthyllis vulneraria et Mesorhizobium metallidurans, mise en évidence dans l'ancienne mine Zn/Pb des Avinières à St Laurent-le-Minier (Gard) permet une entrée d'azote dans les sols grâce à la fixation biologique qui favorise l'installation d'une végétation pérenne d'intérêt pour limiter la pollution métallique via l'érosion éolienne et hydrique. M. metallidurans ayant la particularité de résister à de fortes concentrations en Zn et Cd, la recherche des gènes d'adaptation aux métaux lourds a été mise en œuvre pour mieux connaitre cette bactérie impliquée dans des opérations de phytostabilisation, par des approches de génétique moléculaire et de transcriptomie (RNAseq). Les gènes codant pour des systèmes de séquestration, d'exclusion, de réduction et d'efflux des métaux lourds, dont cadA1, codant pour une PIB-ATPase exportant Cd/Zn ont été identifiés chez deux souches métallicoles associées à Anthyllis ; M. metallidurans STM 2683T (mine des Avinières) et Mesorhizobium sp. STM 4661 (mine d'Eylie). Une étude fonctionnelle de cadA1 a permis de caractériser son rôle dans la résistance aux métaux lourds chez M. metallidurans. Ce gène a ensuite été testé comme marqueur de résistance pour étudier la diversité et la répartition des symbiotes d'Anthyllis sur des sites miniers et non pollués. Pour cela ce travail a été complété par des analyses phénotypiques de tolérance au Zn et Cd et des analyses phylogénétiques basées sur des marqueurs taxonomiques et symbiotiques. La contrainte métallique exercée par les environnements miniers semble influencer la composition et la diversité bactérienne avec une plus forte proportion (i) de phénotype métallicole lié à la présence du gène cadA1 et (ii) de rhizobia appartenant à M. metallidurans ou à une espèce très proche. La plante hôte semble quant à elle influencer la diversité symbiotique des rhizobia, indépendamment de la contrainte métallique.

  • Titre traduit

    Heavy metal-adaptated rhizobial populations involved in phytostabilisation strategies : Identification of Zn/Cd-adaptation genes and structural populations of rhizobia adapted to mining soils


  • Résumé

    Efficient nitrogen-fixing symbiosis between Anthyllis vulneraria and Mesorhizobium metallidurans, identified in the highly Zn/Pb polluted mining site of Avinières (St Laurent-le-Minier, Gard county, France) has recently been described as a potential key bioremediation agent for stimulating the growth of a sustainable plant cover and thus limit heavy metal dispersion from contaminated sites. M. metallidurans strains were shown to be resistant to high Zn and Cd concentrations. The aim of our work was to identify and characterize genes involved in heavy metal adaptation in M. metallidurans by using genetic and transcriptomic approaches (RNAseq technology). Putative genes involved in heavy metal adaptation mechanisms such as exclusion, binding, reduction and efflux, like cadA1, encoding an efflux system PIB-type ATPase involved in Zn and Cd export, were identified in two Mesorhizobium strains associated with Anthyllis: M. metallidurans STM 2683T (Avinières mine) and Mesorhizobium sp. STM 4661 (Eylie mine). Functional studies allowed us to characterize the cadA1 efflux protein as involved in metal tolerance in M. metallidurans. Then, cadA1 was used as a metal-resistance marker to study the diversity and the distribution of Anthyllis symbionts from mine soils and unpolluted soils. This work was completed by Zn- and Cd-tolerance phenotype assays and phylogenetic analyses using taxonomical and symbiotic markers. Metals in mine environments seemed to influence the bacterial composition and the diversity with a high proportion of (i) metal-tolerant phenotypes consistent with the detection of the cadA1 gene and (ii) strains belonging to the M. metallidurans species or to a bacterial species close to it. The plant-hosts seemed to impact symbiotic diversity independently of the metal-tolerant property.


Il est disponible au sein de la bibliothèque de l'établissement de soutenance.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Bibliothèque interuniversitaire. Section Sciences.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.