Etude de communautés bactériennes impliquées dans la dégradation des hydrocarbures en conditions d’oscillations contrôlées:oxie/anoxie

Study of bacterial communities involved in hydrocarbons degradation under controlled oxic/anoxic oscillations.

• Auteur / Autrice : Isabelle Vitte
• Direction : Pierre Caumette
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Pau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dioxygenases

Eau -- Aération

Eau -- Pollution par les hydrocarbures

Écologie bactérienne

Hydrocarbures

Résumé

Les oscillations oxie/anoxie sont largement répandues dans les environnements aquatiques, notamment dans les interfaces eau/sédiment. Les hydrocarbures, constituant les polluants organiques les plus répandus, peuvent être retrouvés dans ces systèmes fonctionnels particuliers. Les microorganismes jouent un rôle fondamental dans la dégradation des hydrocarbures et l’étude de leur comportement dans ces systèmes est indispensable afin de comprendre le devenir des hydrocarbures dans les environnements naturels. Ce travail de thèse a pour objectif d’une part, de comprendre le devenir des hydrocarbures et des communautés bactériennes autochtones d’une boue soumise à une contamination chronique, dans les conditions particulières d’oscillations oxie/anoxie et d’autre part, de démontrer les capacités de biodégradation de ces communautés en anaérobiose. Dans un premier temps, des incubations d’une boue contaminée chroniquement par des hydrocarbures aromatiques polycycliques ont été réalisées en réacteurs. Par des approches moléculaires au niveau génomique et transcriptionnel, en ciblant le gène ARNr 16S et le gène codant pour les dioxygénases, des corrélations entre la dynamique des communautés bactériennes et les cinétiques de biodégradation des hydrocarbures ont pu être démontrées. Ces travaux ont pu mettre en évidence une première perturbation de la structure des communautés après l’ajout d’oxygène associée à une accélération de la dégradation des hydrocarbures, résultats appuyés par la présence continue des transcrits du gène codant pour les HAP dioxygénases. Cette perturbation est suivie par une succession des populations bactériennes au cours du temps corrélée à une utilisation successive des substrats. Dans un deuxième temps, par des approches culturales, la capacité de biodégradation de ces communautés a été démontrée en anaérobiose sur un alcane à longue chaine, le dotriacontane, inconnu à ce jour pour être dégradé en absence d’oxygène.

Oxic/anoxic oscillations are widely spread in aquatic environments, particularly at the water/sediment interfaces. Hydrocarbons, the most distributed organic pollutants, can be found in these particular functional systems. Microorganisms display a fundamental role in the hydrocarbons degradation. The study of their behaviour in these systems is fundamental to understand the fate of hydrocarbons in natural environments. The objectives of this work were: (i) to understand the fate of hydrocarbons and of native bacterial communities in a chronically contaminated sludge, during particular conditions of oxic/anoxic oscillations, and (ii) to demonstrate the biodegradation capacities of these bacterial communities in absence of oxygen. First, slurries of the contaminated sludge were set up in bioreactors. By molecular approaches at the genomic and transcriptional levels targeting 16S rRNA and PAH-dioxygenase encoding genes, correlations between bacterial communities dynamics and PAH degradation kinetics were demonstrated. Results showed an initial disturbance of the bacterial communities structure caused by the oxygen addition, associated with an increase of PAH degradation. This was supported by the continuous presence of transcripts of PAH-dioxygenase encoding genes. The disturbance was followed by a succession of the bacterial populations in time associated with a sequential utilization of substrates. Secondly, using culture approaches, biodegradation capacities of the bacterial communities were demonstrated under anaerobic conditions on a long chain alkane, unknown thus far to be utilized as a source of carbon and energy in absence of oxygen.