Identification, caractérisation, production et application des biosurfactants lipopeptidiques de Pseudomonas spp.

Identification, characterization, production and application of biosurfactant lipopeptides of Pseudomonas spp.

• Auteur / Autrice : Oumaima Zouari
• Direction : Philippe Jacques, Ghribi Dhouha, Pascal Dhulster, Didier Lecouturier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ingénierie des fonctions biologiques
• Date : Soutenance le 22/12/2017
• Etablissement(s) : Lille 1 en cotutelle avec Université de Sfax (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Lille ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Viollette - Procédés biologiques et génie enzymatiques et microbien (ProBioGEM)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plan d'expérience

Biorestauration in situ

Sols -- Pollution par les hydrocarbures

Lipopeptides

Biotechnologie

Pseudomonas

Surfactants microbiens

Mots clés libres

Bioémulsifiants

Syringafactines

Biosurfactants

Résumé

Des souches de Pseudomonas ont été isolées à partir d’échantillons de sol contaminés par les hydrocarbures ou par de l’huile végétale et d’effluent industriel en vue d’en sélectionner les bactéries ayant un potentielle de production des molécules biosurfactantes. Le criblage a été réalisé en s’appuyant essentiellement sur la mesure de la tension de surface et l’activité émulsifiante. Trois souches ont été choisies pour leurs intéressantes activités biosurfactantes et émulsifiantes. Une identification phénotypique et moléculaire des souches sélectionnées a été réalisée en se basant essentiellement sur le séquençage de leurs ARNr 16S et dont l’arbre phylogénétique a révélé qu’il s’agit de souches qui sont génétiquement très proches et appartiennent au groupe des Pseudomonas putida avec une grande similarité au Pseudomonas alkylphenolica KL28 (99%). L’étude de l’applicabilité des biosurfactants produits a été évaluée en testant leur stabilité à des conditions extrêmes de pH, Température et salinité. Les résultats ont révélés que ces biosurfactants ont maintenu leurs activités à un intervalle de pH compris entre 6 et 12, à une température allant jusqu’à 80°C et à une forte salinité (10%). L’étude du potentiel des souches productrices des biosurfactants dans la dégradation du diesel dans les sols contaminés a été réalisée pour une durée de 1 mois. Les résultats ont montré que les 3 souches possèdent une capacité de dégradation du diesel sur sable avec des débits d’élimination considérables. Une identification de la nature chimique des biosurfactants produits en utilisant une chromatographie sur couche mince (CCM) et la spectrométrie de masse MALDI-ToF sur des surnageants semi-purifiés par une précipitation acide a révélés que ces molécules sont de nature lipopeptidique et ayant des masses comprises dans l’intervalle de masse des syringafactines. L’identification structurale de ces molécules a été effectuée en spectrométrie de masse faite sur les biosurfactants purifiés par des techniques chromatographiques et membranaires et par l’étude bioinformatique du génome bactérien séquencé. Les résultats de cette identification ont été obtenus en combinant les révélations issus de ces 2 dernières techniques et ont montré qu’il s’agit de 2 lipopeptides ayant des structures inconnus et qui sont ~89% similaires aux Syringafactines et aux cichofactines. Une optimisation des conditions de culture a été ensuite réalisée en utilisant des plans d’expériences qualitatifs et quantitatifs. La fermentation Batch réalisée dans les conditions optimisées a montré une augmentation de la production des lipopeptides d’un facteur de 2,6.

Pseudomonas strains have been isolated from hydrocarbon-contaminated soil, industrial effluent and vegetable oil samples for the purpose of selecting bacteria having the potential of biosurfactant molecules production. The screening was carried out based essentially on the measurement of the surface tension and the emulsifying activity. Three strains have been chosen for their interesting biosurfactant and emulsifying activities. A phenotypic and molecular identification of the selected strains was carried out based essentially on 16S rRNA sequencing and whose phylogenetic tree revealed that the 3 selected strains are genetically very close and belong to the group Pseudomonas putida with great similarity to Pseudomonas alkylphenolia KL28 (99%). The study of the produced biosurfactants applicability, was evaluated by testing their stability under extreme conditions of pH, temperature and salinity. Results revealed that these biosurfactants maintained their activities at a pH range of 6 to 12, at a temperature of up to 80°C and high salinity (10%). The study of the biosurfactant-producing strains potential in diesel degradation in contaminated soils was carried out for duration of 1 month. Results showed that the 3 strains possess a capacity of diesel degradation on sand with considerable disposal rates. An identification of the produced biosurfactants chemical nature using thin layer chromatography (TLC) and MALDI-ToF mass spectrometry on semi purified supernatants by acid precipitation revealed that these molecules have lipopeptidic nature and having masses within syringafactins mass range. The structural identification of these molecules was carried out using purified biosurfactants on chromatographic and membrane techniques by mass spectrometry and bioinformatic studies of the bacterial genome sequenced. Identification results were obtained by combining the revelations resulting from these two techniques and showed that the produced molecules are 2 new octalipopeptides and are ~ 89% similar to Syringafactins and cichofactines. Optimization of the culture conditions of the produced lipopeptides was then carried out using qualitative and quantitative experimental designs. Batch fermentation carried out under the optimized conditions showed an increase in the production of the lipopeptides by a factor of 2.6.