Biodégradation des Hydrocarbures en milieux hypersalins : modes de transferts et réponses des communautés procaryotiques à une contamination pétrolière.

hydrocarbons biodegradation in hypersaline environments : modes of transfer and responses of prokaryotic communities to oil contamination

• Auteur / Autrice : Ikram Djeridi
• Direction : Philippe Cuny
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océanographie
• Date : Soutenance le 27/09/2013
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de l'environnement (Aix-en-Provence)
• Jury : Président / Présidente : Valerie Michotey
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Olivier Pringault, Robert Duran

Mots clés

Mots clés contrôlés

Enzymes microbiennes

Polluants

Pollution

Biodégradation

Hydrocarbures

Mots clés libres

Hydrocarbures

Biodégradation aérobie et anaérobie

Milieux hypersalins

Mésocosmes ex situ

Tension superficielle

Activité émulsifiante

Adhérence

Hydrocarbon

Aerobic and anaerobic biodegradation

Hypersalines environments

In situ mesocosms

Surface tension

Emulsifying activity

Adhesion

Résumé

Le devenir des hydrocarbures (HC) dans les environnements hypersalins constitue une problématique environnementale majeure. Ce travail pour objectifs (1) d’évaluer l’impact d’une pollution pétrolière sur les communautés microbiennes d’un milieu hypersalin, (2) de déterminer comment les archées hydrocarbonoclastes accèdent aux HC et, (3) de déterminer si la biodégradation est possible en conditions anaérobies dans ces environnements hypersalés. Nous avons démontré qu’une biodégradation modérée du pétrole est possible en milieu hypersalin environ 10 % de la fraction aliphatique du pétrole sont biodégradé. Une disparition progressive des composés aromatiques les plus légers est également observée, liée aux processus abiotiques. La dynamique des communautés procaryotiques montre un changement dans la structure de la communauté bactérienne autochtone des saumures. Une résistance à la contamination pétrolière a en revanche été observée pour les communautés archéennes des saumures. Dans une deuxième partie du travail, nous avons pu montrer, à l’aide d’une souche d’archée hyperhalophile modèle (Haloferax volcanii MSCN14), que les archées hydrocarbonoclastes de ces environnements mettent en oeuvre plusieurs mécanismes leur permettant d’augmenter la biodisponibilité des HC. Dans une dernière partie des travaux, nous avons testé les capacités d’une souche modèle (Hfx. volcanii MSNC 16) à dégrader les HC en anaérobiose. Si Hfx. volcanii MSNC16 est bien capable d’utiliser le fumarate comme accepteur terminal d’électrons, elle n’est en revanche pas capable de dégrader l’alcane testé (heptadécane) en absence d’oxygène.

The fate of hydrocarbons (HC) in hypersaline environments is an important environmental issue. This work aimed to (1) assess the impact of oil pollution on microbial communities of a hypersaline environment, (2) determine how hydrocarbonoclastic archaea can access to HC and (3) whether biodegradation is possible in these hypersaline environments in the absence of oxygen. We have shown that moderate oil biodegradation is possible under hypersaline conditions. In these conditions close to natural ones, about 10% of the aliphatic hydrocarbons were biodegrade. A gradual disappearance of the lighter aromatic compounds was also observed, but these losses were mainly due to abiotic processes. The monitoring of prokaryotic communities based on molecular fingerprints showed a change in the structure of the indigenous bacterial community. On the contrary, resistance to oil contamination was observed among the indigenous archaeal communities of brines. In the second part of this work, laboratory cultures of a hyperhalophilic archaeal strain (Haloferax volcanii MSCN14), allowed to demonstrate that, in hypersaline environments, hydrocarbonoclastic archaea use several strategies to increase the bioavailability of HC. Indeed, strain MSCN14 was capable of producing one or several biosurfactants during growth on different HC, and was adhering to the surface of the HC. In the last part of this work, we tested the capacities of a model archaeal strain (Hfx. volcanii MSNC 16) to degrade HC anaerobically. If Hfx. volcanii MSNC16 was able to use fumarate as a terminal electron acceptor, it was, however, not capable of degrading heptadecane in the absence of oxygen.