Dégradation biotique et abiotique de la vitamine E dans l'environnement marin

Biotic and abiotic degradation of vitamin E in the marine environment

• Auteur / Autrice : Mina Nassiry
• Direction : Jean-François Rontani, Abdelkrim Mouzdahir
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océanographie chimique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 2 en cotutelle avec Université Chouaïb Doukkali (El Jadida, Maroc)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre d'Océanologie (Marseille)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Marqueurs biologiques

Biodégradation

Bactéries marines

Vitamine E

Résumé

La vitamine E, qui est un constituant important du système photoprotecteur de la plupart des organismes photosynthétiques, est fréquemment détectée dans les sédiments marins. Bien que la dégradation biotique et abiotique de ce composé puisse constituer une source potentielle de certains composés isoprénoïdes présents dans le milieu marin dont l’origine n’est pas encore connue, ces processus n’ont jusqu’ici jamais été pris en compte. Le but de cette thèse était donc d’étudier l’effet des différents processus, qui interviennent au cours de la diagenèse de la matière organique dans le milieu marin, sur la vitamine E. L’étude de l’autoxydation de la vitamine a montré que ce processus est très rapide dans le milieu naturel et qu’il est une source de 4, 8,12,16 - tétraméthylheptadécan -4-olide, cette lactone a été proposée comme marqueur de sédimentation en conditions oxiques (chapitre III). A partir de sédiments marins et de tapis microbiens, nous avons pu isoler des souches bactériennes appartenant aux genres Halomonas, Idiomarina et bacillus présentant une grande efficacité de dégradation vis-à-vis de la vitamine E. Sur la base des métabolites identifiés nous avons pu proposer un mécanisme de dégradation faisant intervenir simultanément des processus biodégradatifs et autoxydatifs (chapitre IV). La photooxydation de la vitamine E induit la formation de nombreux composés isoprénoides et notamment de prist-1-ène résultant de la pyrolyse de produits d’oxydation trimèriques de cette dernière (chapitre V). Dans la dernière partie de ce travail (chapitre VI) la dégradation anaérobie de la vitamine E a été étudiée dans les sédiments marins et les tapis microbiens. Une dégradation significative de notre substrat a pu être mise en évidence parallèlement à une production de pristane. Ces résultats très intéressants montrent que la vitamine E est un précurseur de pristane dans l’environnement marin. La formation de cet alcane résulte de la combinaison de processus autoxydatifs (formation de trimères dont la dégradation dans les sédiments conduit à la formation de prist-1-ene) et biohydrogénation de ce dernier en pristane par les bactéries anaérobies.

Vitamin E, which is an important constituent of the photoprotective system of main of photosynthetic organisms, is frequently detected in the marine sediments. Although the biotic and abiotic degradation of this compound can constitute a potential source of some isoprenoid compounds present in the marine environment, whose origin is not known, these processes were never taken into account. The aim of this thesis was thus to study the effect of the various processes undergoing during the diagenesis of organic matter in the marine environment, on vitamin E. The study of the autoxidation of vitamin E showed that this process is very fast in the natural environment and may be a source of 4,8,12,16-tetramethylheptadecan-4-olide. This isoprenoid lactone was proposed as tracer of sedimentation under oxic conditions (chapter III). We could isolate bacterial strains belonging to the genus Halomonas, Idiomarina and Bacillus from marine sediments and microbial mats. These strains present a great efficiency of degradation towards vitamin E. On the basis of the metabolites identified, we could propose degradation pathways involving simultaneously biodegradative and autoxidative processes (chapter IV). The photosensitized oxidation of vitamin E induces the formation of several isoprenoid compounds and notably of prist-1-ene. We could demonstrate that this isoprenoid alkene results from the pyrolysis of trimeric oxidation products of vitamin E (chapter V). In the last part of this work (chapter VI), anaerobic degradation of vitamin E was studied in marine sediments and microbial mats. A significant degradation of the substrate could be observed in parallel to a production of pristane. These very interesting results demonstrated that vitamin E constitutes a potential precursor of pristane in the marine environment. The formation of this isoprenoid alkane results from a combination of autoxidative processes (formation of trimers whose subsequent degradation in the sediments leads to the formation of prist-1-ene) and biohydrogenation of this isoprenoid alkene to pristane by anaerobic bacteria.