Physiologie des procaryotes sulfato-réducteurs : dégradation d'hydrocarbures et oxydo-réduction d'éléments métalliques

Sulfate-reducing prokaryotes physiology : hydrocarbon degradation and oxydation-reduction of metal elements

• Auteur / Autrice : Oulfat Amin Ali
• Direction : Bernard Ollivier, Agnès Hirschler-Rea
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance le 19/12/2013
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Valérie Michotey
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne Godfroy
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Rémy Guyoneaud, Philippe Refait

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bactéries anaérobies

Biodégradation

Hydrocarbures

Procaryotes

Mots clés libres

Sulfato-réduction

Archaeoglobus

Desulfatiferula

Desulfotomaculum

Biodégradation d’hydrocarbures

Corrosion

Arsenic

Oxydo-réduction

Archaeoglobus

Desulfatiferula

Desulfotomaculum

Hydrocarbon biodegradation

Corrosion

Arsenic

Oxido-reduction

Résumé

Les procaryotes sulfato-réducteurs (PSRs)jouent un rôle majeur dans les cycles biogéochimiques de la matière et interviennentnotamment dans la dégradation de la matière organique récalcitrante (e.g. hydrocarbures) mais également dans les processus d’oxydo-réduction de métaux et/ou métalloïdes.L’objet de ce travail a consisté à approfondir certain de ces aspects de la physiologie des PSRs. La dégradation d’hydrocarbures a été étudiée en mésophilie, avec la caractérisation d’une souche bactérienne issue d’un site pollué. Cette souche décrite comme une nouvelle espèce,Desulfatiferulaberrensis BE2801, est capable de dégrader les n-alcènes. La dégradation d’hydrocarbures a également été étudiée à très haute température chez une archée,Archaeoglobus fulgidus. Cette souche oxyde les n-alcanes, l’oxydation étant vraisemblablement catalysée par la protéine PflD.L’ensemble des travaux réalisés montre que PflDserait une alkylsuccinate synthase qui permettrait l’activation de l’hydrocarbure par addition au fumarate. Outre ses capacités hydrocarbonoclastes à haute température, A. fulgidusest également capable de corroder le fer, de manière indirecte par la production de sulfures, et directement, en oxydant le fer de manière originale avec la formation de « micro-cheminées ». Outre l’oxydation de matière organique et de métaux, les PSRs sont également capables de réduire un grand nombre d’éléments, notamment les métaux et métalloïdes. C’est le cas de Desulfotomaculum hydrothermale, connue pour réduire à haute température l’arsenic, métalloïde hautement toxique. L’analyse de la séquence du génome de cette souche a confirmé ses capacités de détoxication.

Sulfate-reducing prokaryotes (SRPs) play a significant role in the biogeochemical cycles of matter, in particular in the degradation of recalcitrant organic compounds (e.g. hydrocarbons) but also in oxido-reduction of metals and/or metalloids. The aim of this work was to deepen some of these aspects of SRPs physiology. Hydrocarbon degradation was studied with a mesophilic bacterial strain isolated from a polluted site.This strain, described as a new species, Desulfatiferula berrensis BE2801, is able to degrade n-alkenes. Degradation of hydrocarbons has also been studied at high temperatures with an archaeon, Archaeoglobus fulgidus. This archaeon oxidize n-alkanes with most likely involvement of the PflD protein. All our experiments showed that PflD would be an alkylsuccinate synthase allowing hydrocarbon activation by addition to fumarate. Moreover, A. fulgidus was shown to corrode iron at high temperature, through the production of sulfide and also by directly oxidizing iron with formation of unusual ''micro-chimneys''. In addition to organic matter oxidation, SRPs are known to reduce a large number of elements, including metals and metalloids. This is the case for Desulfotomaculum hydrothermale reported to reduce arsenic at high temperature. Analyses of the genome sequence of this bacterium confirmed its ability to detoxify this mineral.