Caractérisation de l’accumulation des éléments traces métalliques chez trois espèces du genre Atriplex et chez Pseudomonas fluorescens ainsi que l’étude de leurs répercussions sur certains paramètres biochimiques de ces espèces

Characterization of metal trace elements accumulation in three species of the genus Atriplex and at Pseudomonas fluorescens and the study of their repercussions on certain biochemical parameters of these species

• Auteur / Autrice : Houssem Kahli
• Direction : Touria Cohen-Bouhacina, Hana Sbartai
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Lasers, Matière et Nanosciences
• Date : Soutenance le 20/12/2021
• Etablissement(s) : Bordeaux en cotutelle avec Université Badji Mokhtar-Annaba
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Ondes et Matière d'Aquitaine
• Jury : Président / Présidente : Houria Berrebah
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Touria Cohen-Bouhacina, Hana Sbartai, Houria Berrebah, Mohamed Réda Djebar, Julien Verdon, Linda Souiki, Laure Béven
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mohamed Réda Djebar, Julien Verdon, Linda Souiki

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microscopie à force atomique

Biotechnologie appliquée à l'environnement

Pseudomonas fluorescens

Halophytes

Mots clés libres

Halophytes

Stress cadmique

Pseudomonas fluorescens

Biorémédiation

AFM

Tolérance

Halophytes

Cadmium stress

Pseudomonas fluorescens

Bioremediation

AFM

Tolerance

Résumé

La révolution industrielle a accéléré de façon spectaculaire la pollution de l'environnement par des métaux toxiques d’où la nécessité de rechercher des modèles biologiques capables de réhabiliter différents milieux contaminés par les métaux. Et c’est dans ce contexte que se situe notre étude.Nous avons consacré une partie de nos travaux à l’étude comparative de la résistance de trois espèces halophytes Atriplex (A. canescens, A. halimus et A. nummularia) au stress en cadmium (Cd). L’autre partie de nos travaux porte sur la caractérisation morphologique de la bactérie Pseudomonas fluorescens avant et après exposition au cadmium à l’aide de plusieurs techniques d’imagerie (microscopie optique, microscopie à force atomique, et par microscopie électronique à balayage) avec une approche comparative (P. fluorescens et E. coli).Les travaux de la 1ère partie ont conduit à la compréhension des mécanismes de défenses antioxydants intervenant dans la restauration de l’homéostasie des cellules (neutralisation de l’excès d’espèces réactives de l’oxygène). Nous avons montré que les trois espèces d'Atriplex étudiées sont capables d'accumuler des quantités importantes de Cd, phénomène amplifié en présence de sel, ce qui fait de ces plantes hyperaccumulateurs de bonnes candidates dans une stratégie de phytoextraction du Cd.Les résultats de la 2ème partie de cette thèse montrent que, lorsque les conditions de croissance sont optimales, P. fluorescens a une forme allongée présentant des invaginations à sa surface et une structuration membranaire assez caractéristique. Les populations bactériennes de P. fluorescens et E. coli sont ensuite fixés sur un substrat solide fonctionnalisé (PEM ou PLL), et/ou traités au glutaraldéhyde qui permet un meilleur attachement au substrat mais n’est pas sans conséquence sur la morphologie bactérienne. Enfin, l’exposition de P. fluorescens au cadmium (à la dose CMI=1g/L) fait évoluer ses caractéristiques morphologiques (forme, taille, …) mais n’est pas suivie (ou très peu) de lyse cellulaire contrairement à E. coli pour laquelle cette même dose de cadmium s’avère être létale. Ces résultats mettent bien en évidence l’effet toxique du cadmium sur E. coli ainsi que la tolérance de P. fluorescens à ce même xénobiotique.

The industrial revolution dramatically accelerated the pollution of the environment by toxic metals, hence the need to search for biological models capable of rehabilitating different environments contaminated by metals. It is in this context that our study takes place.We devoted part of our work to the comparative study of the resistance of three Atriplex halophyte species (A. canescens, A. halimus and A. nummularia) to cadmium stress (Cd). The other part of our work concerns the morphological characterization of the bacterium Pseudomonas fluorescens before and after exposure to cadmium using several imaging techniques (optical microscopy, atomic force microscopy, and scanning electron microscopy) with a comparative approach (P. fluorescens and E. coli).The work of the 1st part led to the understanding of antioxidant defense mechanisms involved in the restoration of cell homeostasis (neutralization of excess reactive oxygen species). We have shown that the three species of Atriplex studied are capable of accumulating significant amounts of Cd, a phenomenon amplified in the presence of salt, which makes these hyperaccumulator plants good candidates in a Cd phytoextraction strategy.The results of the 2nd part of this thesis show that, when the growth conditions are optimal, P. fluorescens has an elongated shape with invaginations on its surface and a rather characteristic membrane structure. The bacterial populations of P. fluorescens and E. coli are then fixed on a functionalized solid substrate (PEM or PLL), and/or treated with glutaraldehyde which allows better attachment to the substrate but is not without consequence on the bacterial morphology. Finally, exposure of P. fluorescens to cadmium (at the MIC dose=1g/L) changes its morphological characteristics (shape, size, etc.) but is not followed (or very little) by cell lysis unlike E. coli for which this same dose of cadmium proves to be lethal. These results clearly highlight the toxic effect of cadmium on E. coli as well as the tolerance of P. fluorescens to this same xenobiotic.