Répοnses et adaptatiοns des cοmmunautés micrοbiennes à une cοntaminatiοn par des métaux traces à différentes échelles spatiο-tempοrelles : impact de l'antimοine.

Response and adaptation of micrοbial communities to trace metal cοntaminatiοn at different spatiο-temporal scales : impact of antimony.

• Auteur / Autrice : Claire Da Costa
• Direction : Thierry Berthe
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moleculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 11/07/2024
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Morphodynamique continentale et côtière (Caen ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : Établissement co-accrédité : Université de Rouen Normandie (1966-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry Berthe, Florence Arsène-Ploetze, Pascale Bauda, Maxime Debret, Yannick Colin, Rémy Guyoneaud, Sylvie Nazaret, Sébastien Monchy
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Florence Arsène-Ploetze, Pascale Bauda

Mots clés

Mots clés contrôlés

Effets des métaux lourds

Microorganismes

Écotoxicologie

Sédiments (géologie) -- Teneur en métaux

Antimoine

Éléments traces

Mots clés libres

Eléments traces métalliques

Antimoine

Communautés microbiennes

Sédiments

Trace metals

Antimony

Microbial communities

Sediment

Résumé

Le compartiment sédimentaire résulte de l’accumulation de matières en suspension issue de l’érosion du bassin versant. A ces matières en suspension sont associés des microorganismes et des contaminants organiques et inorganiques résultant de l’activité anthropique. Les sédiments sont donc le siège d’interactions multiples entre microorganismes et contaminants. L’objectif de cette thèse a été d’étudier l’impact d’une exposition chronique aux éléments traces métallique (ETMs) sur la diversité, la composition et la structure des communautés microbienne et/ou l’enrichissement du résistome. Dans ce contexte, l’étude d’une archive sédimentaire (étang de Martot), intégrant une contamination multi-métallique variable au cours du temps, a démontré que les communautés microbiennes sont indicateurs sensibles aux ETMs. Toutefois, la dynamique des microorganismes reste plus fortement influencée par d’autres paramètres tels que la source des apports sédimentaires et les caractéristiques de la matière organique. Un second volet de cette thèse a porté sur des sédiments récents issus d’un bassin routier de rétention des eaux pluviales enrichis en antimoine (Sb). La forte réactivité géochimique du Sb au sein du bassin (i.e., concentration, état d’oxydation et ligands) a été corrélée à des changements dans la composition des communautés microbiennes totale et active, au sein desquelles, de nombreux gènes impliqués dans la résistance (i.e., arsB, acr3, arsK, antA), et les processus d’oxydation (i.e., anoA, aioA, arsO, arsV, arsH), et de réduction (i.e., anrA, arrA) du Sb ont été observés. En parallèle, l’étude de l’antimonite oxydase AnoA, impliquée spécifiquement dans l’oxydation du Sb(III), suggère une distribution taxonomique bien plus importante que précédemment décrit dans la littérature. De nouveaux jeux d’amorces ont été créés pour cibler le gène anoA dans différents groupes taxonomiques (Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria et Actinobacteria) et permettra de mieux évaluer la contribution de cette enzyme dans l’oxydation du Sb au sein de communautés microbiennes complexes.

The sedimentary compartment results from the accumulation of suspended particles resulting from the watershed erosion. These particles are associated with microorganisms and organic and inorganic contaminants resulting from human activity. Sediments are therefore the site of multiple interactions between microorganisms and contaminants. The aim of this thesis was to study the impact of chronic exposure to trace metals (TMEs) on the diversity, composition and structure of microbial communities and/or the enrichment of the resistome. In this context, the study of a sedimentary archive (Martot pond), integrating a multi-metallic contamination varying over the time, demonstrated that microbial communities are sensitive indicators to TMEs. However, microbial dynamics are more strongly influenced by other parameters, such as the source of sediment inputs and the characteristics of the organic matter. A second part of this thesis focused on recent sediments from a roadside stormwater retention basin enriched in antimony (Sb). The high geochemical reactivity of Sb within the basin (i.e., concentration, oxidation state and ligands) was correlated with changes in the composition of total and active microbial communities, within which, numerous genes involved in resistance (i.e., arsB, acr3, arsK, antA), and oxidation processes (i.e., arsB, acr3, arsK, antA), were identified. In parallel, the study of the antimonite oxidase AnoA, involved specifically in Sb(III) oxidation, suggests a much wider taxonomic distribution than previously thought. New primer sets have been created to amplify the anoA gene across different taxonomic groups (Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria and Actinobacteria) and will enable us to better assess the contribution of this enzyme to Sb oxidation in complex microbial communities.