Diversité bactérienne et approche de métagénomique fonctionnelle pour la recherche de nouvelles protéases à partir d'échantillons de sols de déserts

Bacterial diversity and functional metagenomics approach to the research new proteases from soil samples of deserts

• Auteur / Autrice : Julie Neveu
• Direction : Michael Dubow
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques. Microbiologie
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écologie

Bactéries

Biodiversité

Résumé

Le travail réalisé dans cette thèse avait deux objectifs : la description de communautés microbiennes d'échantillons de sable du désert de Gobi et la caractérisation de protéases issues de banques métagénomiques construite à partir d'ADN d'échantillons de sables désertiques. Le premier objectif a été atteint en utilisant comme technique d'étude le pyroséquençage des régions variables V1-V2 de l'ADN ribosomique 16S. Les analyses phylogénétiques effectuées, sur des échantillons de sables en provenance du désert de Gobi, ont permis de décrire une diversité importante et la présence probable de nouveaux groupes bactériens. On peut souligner que les communautés microbiennes de nos échantillons sont assez similaires entre elles, mais présentent une distribution assez originale par rapport à ce qui a déjà été décrit dans la littérature pour ce type d'environnement. Une des particularités de nos échantillons est la présence d'une très grande proportion de Bacillaceae, que l'on retrouve généralement en faible quantité dans les travaux réalisés par biologie moléculaire sur les communautés bactériennes des sols. Le second objectif a été atteint en développant des méthodes de métagénomique fonctionnelle afin d'accéder à certaines fonctions biochimiques sans « a priori» de séquence. Cette technique permet d'isoler une large variété d'enzymes métaboliques. De plus, les régions désertiques sont des environnements caractérisés par de grandes variations de températures, une faible disponibilité en eau et des sols souvent salins. Ils pourraient donc abriter des métabolismes adaptés à ce genre d'environnement et comportant des propriétés intéressantes, telles que la résistance à des températures élevées, ou à la dessiccation, etc. Nous avons essentiellement recherché des enzymes de la classe des protéases au sein d'échantillons de sable du désert de Gobi et de Death-Valley. Actuellement, très peu de protéases ont été mises à jour par des études de métagénomique fonctionnelle. Ceci est probablement dû à la difficulté de les exprimer dans un hôte sans qu'elles soient toxiques pour ce dernier. Ici, nous avons démontré l'efficacité de notre crible par l'isolement de plusieurs nouvelles protéases et la caractérisation biochimique partielle de deux d'entre elles.

This work aims to study the microbial communities in desert soils and some of their biochemical functions. For this purpose, we have used pyrosequencing of the variable V1-V2 regions of 16S ribosomal DNA. The phylogenetic analyses performed on samples of sand from the Gobi Desert, showed a significant diversity and the likely presence of new bacterial groups. It can be noted that the composition of the microbial communities of our samples are similar to each other, and this distribution is unique compared to studies of soil environments. One feature of our samples is the presence of a large proportion of Bacillaceae, usually found in small amounts in other soil bacterial communities. We also used functional metagenomic methods to uncover biochemical functions without sequence bias. Ln addition, deserts are environments characterized by large temperature variations and low availability of water. We therefore sought to isolate enzymes of protease class, as desert bacteria have not been examined for this type of enzyme. Currently, very few proteases have been extracted from functional metagenomics studies. Here we demonstrate the isolation of several new proteases and a partial biochemical characterization of two of them displaying biochemical properties, as thermostability and high pH stability.