Étude des mécanismes intervenant dans la biodégradation des hydrocarbures aromatiques polycycliques par les champignons saprotrophes telluriques en vue d'applications en bioremédiation fongique de sols pollués

Study of the mechanisms involved in Polycyclic Aromatic Hydrocarbons biodegradation by telluric saprotrophic fungi in order to develop fungal bioremediation applications in polluted soils

• Auteur / Autrice : Antoine Fayeulle
• Direction : Catherine Rafin, Jean Charles Munch
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects cellulaires et moléculaires de la biologie
• Date : Soutenance le 12/12/2013
• Etablissement(s) : Littoral en cotutelle avec Technische Universität (Munich, Allemagne)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Lille ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité de chimie environnementale et interactions sur le vivant - Unité de Chimie Environnementale et Interactions sur le Vivant - Unité de chimie environnementale et interactions sur le vivant / UCEIV
• Partenaire(s) de recherche : Institut : Institut für Bodenökologie (Munich, Allemagne)
• Jury : Président / Présidente : Aurélien Tellier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Karin Pritsch
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Robert Duran, Jean-Claude Sigoillot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Saprophytisme

Composés aromatiques polycycliques

Biorestauration in situ

Biotechnologie appliquée à l'environnement

Biodégradation

Mots clés libres

Biodégradation

Bioremédiation

Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques

Champignons saprotrophes

Sol

Biodegradation

Bioremediation

Polycyclic Aromatic Hydrocarbons

Saprotrophic fungi

Soil

Résumé

La réhabilitation des sols pollués par les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) est une problématique importante au niveau européen. Afin de développer une technique de bioremédiation, une collection de 30 souches de champignons saprotrophes est constitués à partir d'échantillons de sols historiquement pollués par les HAP provenant du Nord de la France. Ces souches sont caractérisées pour leur capacités de désorption et de dégradation du Benzo[a]pyrène (BaP) en milieu minéral. Quatre souches présentent des taux de dégradation du BaP supérieur à 30% après seulement 9 jours d'incubation en milieu minéral. Des mesures d'activités enzymatiques sur un panel de 14 souches permettent d'observer des concordances intéressantes entre les capacités de dégradation du BaP et des activités enzymatiques extracellulaires ou liées au cytochrome P450. Des essais au laboratoire de bioaugmentation/biostimulation en microcosmes de sols historiquement contaminés en HAP permettent une augmentation d'environ 25% de la dégradation des HAP totaux par rapport aux témoins après inoculation d'une souche de Talaromyceshelicus dans deux sols d'origines et de textures différentes. Le processus d'incorporation du BaP, un HAP à 5 cycles aromatiques, est étudié en microscopie chez une souche de Fusariumsolani. D'après nos résultats, cette molécule serait incorporée dans les cellules fongiques par un processus actif et dépendant du réseau d'actine du cytosquelette. Ce travail de thèse ouvre ainsi de nouvelles perspectives pour la compréhension des mécanismes de dégradation des HAP par les champignons saprotrophes telluriques et le développement de nouveaux protocoles de bioremédiation fongique des sols.

Recovery of soils polluted by Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAH) is an important problematic at the European scale. In order to develop a bioremediation technique, a collection of 30 saprotrophic fungal strains is constituted using PAH historically contamined soil samples coming from the north of France. These strains are characterized for their capacity of Benzo[a]pyrene (BaP) desorption and degration in mineral medium. Four strains exhibit BaP degradation rates over 30% after 9 days of incubation in mineral medium. Measurements of enzymatic activities within a panel of 14 strains enable to observe interesting correlations between BaP degradation capacities and extracellular or cytochrome P450-linked enzymatic activities. Lab-scale bioaugmentation/biostimulation experiments in microcosms of PAH historically contamined soils enbale to observe an increase of approximately 25% of the total-PAH degradation compared to the blanks after the inoculation of a strain of Talaromyceshelicus in two soils differing by their origins and textures. The incorporation of BaP, a 5 aromatic rings PAH, is studied through microcopy in the strain Fusariumsolani. According to our results, this molecule would be incorporated in fungal cells through an active mechanism depending on the actin network of the cytoskeleton. This PhD thesis draws new perpectives for the understanding of PAH degradations mechanisms in telluric saprotrophic fungi and for the development of new fungal bioremediation protocols in soils.