Réduction du chrome (VI) par la souche streptomyces thermocarboxydus NH50 isolée à partir d'un sol pollué

par Valérie Desjardin

Thèse de doctorat en Sciences et techniques du déchet

Sous la direction de Rémy Gourdon et de Philippe Lejeune.

Soutenue en 2002

à Lyon, INSA , en partenariat avec LAEPSI - Laboratoire d'Analyse Environnementale des Procédés et Systèmes Industriels (Lyon, INSA) (laboratoire) .

mots clés

• Sols -- Pollution
• Streptomyces
• Chrome

Résumé

A partir d'un sol, provenant d'un site de l'agglomération lyonnaise pollué par des ions chromate, une nouvelle souche bactérienne, capable de réduire le Cr(VI) a été isolée. Cette souche a été identifiée comme appartenant au genre Streptomyces et à l'espèce thermocarboxydus. Elle a été appelée NH50. L'objectif de ce travail a été de caractériser cette souche bactérienne afin de déterminer d'une part si les mécanismes de résistance Cr(VI) et de réduction du Cr(VI) étaient similaires à ceux décrits chez d'autres bactéries présentant les mêmes phénotypes et d'autre part si l'on pouvait envisager de l'utiliser dans un procédé de traitement biologique. Les résultats obtenus ont montré que Streptomyces thermocarboxydus NH50 possède un niveau de résistance aux ions chromate supérieur à celui d'autres Streptomyces étudiés. La présence d'un plasmide linéaire, qui est absent chez les autres souches étudiées, suggère que le ou les gènes responsables de la résistance au Cr(VI) soient localisés sur l'ADN extra-chromosomique. Les différentes expériences de conjugaison et de mutagenèse n'ont pas permis de démontrer ni d'exclure la participation du plasmide, en tant que support génétique, dans le phénomène de résistance au chrome. L'étude de la réduction du Cr(VI) en culture pure par la souche NH50 a montré que l'activité chromate réductase est localisée dans les surnageants de culture. Il s'agit de molécules de faible masse moléculaire (< 1000 Daltons). D'après les spectres RMN du 13C, la (ou les) molécule(s) réductrices possède(nt) deux fonctions carboxyliques et plusieurs fonctions hydroxyles. L'application de surnageants lyophilisés et concentrés dix fois sur du sol pollué (ratio massique Liquide/Solide = 1) a permis de réduire tout le chrome (VI) présent (pollution initiale d'environ 2000 mg. Kg-1) en une quinzaine de jours. En conclusion, cette étude permet d'envisager l'utilisation des surnageants de culture de la souche Streptomyces thermocarboxydus NH50 dans un procédé de dépollution qui présenterait l'avantage de pouvoir s'affranchir des problèmes de toxicité des polluants présents qui peuvent compromettre l'efficacité des traitements biologiques basés sur l'utilisation de cellules vivantes.

Titre traduit

Chromium (VI) reduction by streptomyces thermocarboxydus NH50 strain isolated from a contaminated soil

Résumé

The aim of this study was to characterise Streptomyces thermocarboxydus NH50, a new chromium (VI)-reducing bacterial strain isolated from a contaminated soil, to determine Cr(VI) resistance and Cr(VI) reduction mechanisms for comparison with mechanisms described for other bacterial species and to propose a utilisation of this new bacterium in a bio process. Streptomyces thermocarboxydus NH50, which contains a linear plasmid, is resistant to higher Cr(VI) concentrations than other plasmidless Streptomyces studied. This result suggests that gene(s) responsible for chromium (VI) resistance phenotype can be located on the linear plasmid. Different experiments (conjugation and mutagenesis) can neither demonstrate nor dismiss plasmid participation as a genetic support in Cr(VI) resistance phenotype. Chromate reducing activity of Streptomyces thermocarboxydus NH50 is located in supernatant of pure cultures. Reducing molecule(s) are small (< 1000 Daltons) and contain two (-COOH) functions and several (-OH) functions (revealed by 13C MNR spectrum). 10-fold-concentrated supernatants, obtained after lyophilisation, have been used to reduce Cr(VI) contained in a soil (Liquid/Solid ratio=1 and Cr(VI) concentration = 2000 Mg. Kg-1)) and chromate reduction was achieved in 10 days. Pollutants toxicity is a major problem in biologic treatments Results obtained in this study suggest that the Streptomyces thermocarboxydus NH50 supernatants could be used in a bio process to treat contaminated soils or effluents. This bio process offers the advantage to use supernatants and no living cells.