Etude de populations bactériennes anaérobies d'un écosystème lagunaire impliquées dans la dégradation des hydrocarbures
par Anthony Ranchou-Peyruse
Thèse de doctorat en Microbiologie
Sous la direction de Pierre Caumette.
Soutenue en 2006
à Pau .
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Résumé
Les milieux côtiers sont régulièrement exposés à des pollutions pétrolières ; une part importante des composés de ce pétrole se retrouve piégée dans les sédiments et tend à persister en conditions anoxiques. Parmi les communautés bactériennes colonisant ces milieux, certains microorganismes sont capables de dégrader les hydrocarbures pétroliers et participent ainsi à la biorémédiation de ces écosystèmes. L'objectif de ce travail était de comprendre le rôle et la coopération des différents groupes métaboliques bactériens anaérobies lors de la dégradation de molécules d'hydrocarbures modèles (alcanes, HAPs). Pour cela, des communautés bactériennes anaérobies dégradant des hydrocarbures ont été sélectionnées en conditions anoxiques et de lumière (cultures batch et continue) à partir de biofilms photosynthétiques se développant à la surface de sédiments lagunaires contaminées par des hydrocarbures pétroliers (Etang de Berre, France). L'association de techniques moléculaires (T-RFLP, clonage et séquençage) et culturales (enrichissement, isolement et caractérisation de souches bactériennes) a permis de déterminer la composition de ces communautés bactériennes ainsi que les interactions entre les différentes populations. La même composition en terme de groupes fonctionnels bactériens, à savoir les bactéries sulfato-réductrices, nitrate-réductrices, phototrophes anoxygéniques pourpres et fermentatives, a été systématiquement retrouvée quelle que soit la molécule d'hydrocarbure modèle. La culture continue a permis de sélectionner plus rapidement qu'en culture d'enrichissements les bactéries d'intérêt. Plusieurs souches bactériennes, appartenant à la communauté bactérienne capable de dégrader les hydrocarbures, ont été isolées ; leur étude a montré un lien entre la présence de bactéries dénitrifiantes proches de l'espèce Pseudomonas balearica et la dégradation de ce type de molécules. Des phénomènes de coopération entre les groupes fonctionnels, notamment entre les bactéries dénitrifiantes et les bactéries anoxygéniques pourpres, ont été mis en évidence tant du point de vue métabolique que de celui de la production d'émulsifiants. Une étude de diversité des bactéries phototrophes anoxygéniques pourpres directement réalisée à partir de sédiments chroniquement contaminés a montré la dominance de microorganismes proche du clade des Roseobacter (bactéries phototrophes anoxygéniques pourpres aérobies). Des membres de ce groupe des Roseobacter sont régulièrement retrouvés parmi les communautés bactériennes aérobies dégradant les hydrocarbures. Deux souches bactériennes proche de ce clade ont été isolées et se sont révélées capables de croître photosynthétiquement en conditions anoxiques.
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Titre traduit
Study of the bacterial anaerobic populations implied in the hydrocarbons degradation from a brackish lagoon
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Résumé
Coastal ecosystems are frequently exposed to oil contamination; a major part of compounds is trapped in sediments and tends to persist in anoxic conditions. Among the bacterial communities from these ecosystems, some microorganisms may degrade oil hydrocarbons and participate in the bioremediation of these ecosystems. The aim of this work was to increase our knowledge about the role and the cooperation of these different metabolic anaerobic bacterial groups during model hydrocarbons molecules degradation (alkanes, PAH). Anaerobic bacterial communities able to degrade hydrocarbons were selected in anoxic and light conditions (batch and continuous cultures) from a photosynthetic biofilm growing on a lagoon sediment surface contaminated with oil hydrocarbons (Etang de Berre, France). Both molecular (T-RFLP, cloning and sequencing) and cultural approaches (enrichment cultures, isolation and characterization) allowed determining bacterial communities diversity and the interactions. The identical composition in term of functional bacterial groups was systematically found such as sulfate-reducing, nitrate-reducing, purple anoxygenic phototrophic and fermentative bacteria, whatever the hydrocarbon molecule model used. The continuous culture allowed the select of bacteria implied in the hydrocarbon degradation faster than batch cultures. Several isolated bacterial strains from the community able to degrade hydrocarbons were isolated. The study of this bacterial community allowed associating the alkane degradation to denitrifying bacteria belonging to Pseudomonas balearica. Cooperation phenomena between the different bacterial functional groups, in particular between denitrifying bacteria and purple anoxygenic phototrophic bacteria, were highlighted. A diversity study of the purple phototrophic anoxygenic bacteria from sediments chronically contaminated showed the dominance of microorganisms closed to the Roseobacter clade (Purple phototrophic anoxygenic aerobic bacteria). This Roseobacter group is regularly found among the bacterial aerobic community able to degrade hydrocarbons. Two bacterial strains closed to this clade were isolated and were able to grow photosynthetically in anoxic conditions.
