Identification et caractérisation des exopolymères de biofilms de bactéries marines

par Florence Brian-Jaisson (Brian)

Thèse de doctorat en Microbiologie

Sous la direction de Yves Blache.

Soutenue le 06-02-2014

à Toulon , dans le cadre de École doctorale Mer et Sciences (Toulon) , en partenariat avec Laboratoire Matériaux Polymères Interfaces Environnement Marin (Toulon) (laboratoire) et de Mapiem (laboratoire) .

Le jury était composé de Philippe Michaud, Jean Freney, Sylvia Colliec-Jouault, Annick Ortalo-Magné, Maëlle Molmeret.

Les rapporteurs étaient Philippe Michaud, Jean Freney.


  • Résumé

    Dans l’environnement marin, les surfaces artificielles sont rapidement colonisées par des bactéries qui s’organisent en communautés appelées biofilms, s’entourant d’une matrice de substances polymériques extracellulaires (EPS). La formation d’un biofilm est une étape critique du processus nommé biofouling, c’est-à-dire l’accumulation de micro- et de macro-organismes sur une surface immergée, pouvant conduire à des conséquences néfastes dans le secteur marin. Dans cette étude, il s’agit d’identifier des souches bactériennes isolées de supports immergés en Mer Méditerranée et de les caractériser phénotypiquement par diverses approches. Leur capacité à former un biofilm in vitro a été évaluée dans différentes conditions avec une attention particulière portée sur leurs capacités à produire une matrice polymérique abondante riche en polysaccharides; l’objectif étant d’isoler des exopolysaccharides originaux à activité antifouling. Treize souches ont ainsi fait l’objet d’analyses phylogénétiques et d’une caractérisation phénotypique. Sept genres et douze espèces différentes ont été identifiés au sein desquelles deux isolats peuvent être affiliés à une nouvelle espèce, nommée Persicivirga mediterranea. Ce genre n’a jamais été décrit en Mer Méditerranée jusqu’à présent. L’extraction des EPS de chaque souche cultivée en biofilm a permis de déterminer leur composition générale en glucides, protéines, acides nucléiques et lipides. Une souche, Pseudoalteromonas ulvae TC14, se distingue par sa capacité à produire des exopolysaccharides en quantité importante. Il s’agit essentiellement de polymères du glucose dont les analyses chromatographiques et spectroscopiques ont révélé la diversité de taille (Mw ~ 1–4000 kDa), de charge (neutre ou anionique) et de fonction associée (lactate ou acétate). Les fractions d’EPS enrichies en polysaccharides inhibent la formation de biofilm par d’autres souches marines. Ces derniers sont également synthétisés par les bactéries en culture planctonique mais en proportions très différentes.

  • Titre traduit

    Identification and characterization of exopolymers from biofilms of marine bacteria


  • Résumé

    In marine environment, artificial surfaces are promptly colonized by biofilms, which are communities of bacteria surrounded by matrix of extracellular polymeric substances (EPS). Formation of biofilm is a critical step of biofouling development, which corresponds to the accumulation of micro and macro-organisms on immersed surfaces and which can have important negative ramifications in particular in the marine sector. In this study, bacteria isolated from the Mediterranean Sea have been identified and characterized using different phenotypical tools. Their capacity to form a biofilm in vitro has been studied in different conditions, with a particular focus on their ability to produce abundant carbohydrate-rich EPS, the overall objective of the study being the isolation of original antifouling-active exopolysaccharides. Thirteen strains have been phylogenetically and phenotypically characterized. Seven genera and twelve species were identified among which two isolates were affiliated to a new species, named Persicivirga mediterranea. This genus has never been described in the Mediterranean Sea. Extraction of EPS of each strain, grown in biofilm conditions, allowed the determination of their general composition in carbohydrates, proteins, nucleic acids and lipids. One strain, Pseudoalteromonas ulvae TC14, was able to produce large quantities of exopolysaccharides, comprising in majority polymers of glucose whose chromatographic and spectroscopic analyzes revealed a diversity in size (Mw ~ 1-4000 kDa), charge (neutral or anionic) and associated function (acetate or lactate). These polysaccharides inhibited biofilm formed by other marine strains isolated from the Mediterranean Sea. They can also be synthesized by planktonic TC14, but in very different proportions.


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