Dynamique des communaut©s bact©riennes detapis

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  • HAL Id: tel-00151969https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00151969

    Submitted on 5 Jun 2007

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    Dynamique des communauts bactriennes detapismicrobiens soumis aux stressenvironnementaux

    Aude Fourans

    To cite this version:Aude Fourans. Dynamique des communauts bactriennes detapis microbiens soumis aux stressenvi-ronnementaux. Ecologie, Environnement. Universit de Pau et des Pays de lAdour, 2004. Franais.

    https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00151969https://hal.archives-ouvertes.fr

  • N dordre : 2004PAUU3007

    THSE

    prsente

    LUNIVERSIT DE PAU ET DES PAYS DE LADOUR

    cole doctorale des Sciences exactes et de leurs applications

    par Aude FOURANS

    pour obtenir le grade de

    DOCTEUR

    Spcialit : Microbiologie

    Dynamique des communauts bactriennes de

    tapis microbiens soumis aux stress

    environnementaux

    Soutenue le : 9 avril 2004

    Aprs avis de :

    Philippe Normand (DR, UMR 5557 CNRS UCBL, Lyon I) Rapporteur

    Jean Claude Bertrand (Pr, LOB UMR 6535, Aix-Marseille II) Rapporteur

    Devant la commission dexamen forme de :

    Philippe GOULAS (Pr, LEM EA 3525, Universit de Pau) Prsident

    Gerard MUYZER (Pr Associ, Delft University of Technology Netherlands) Examinateur

    Pierre CAUMETTE (Pr, LEM EA 3525, Universit de Pau) Directeur de thse

    Robert DURAN (MCF HDR, LEM EA 3525, Universit de Pau) Co-directeur de thse

  • Mes premiers remerciements sadressent en premier lieu mes Directeurs de thse pour avoir rpondu favorablement mon souhait appuy deffectuer une thse ; pour leur accueil au sein du Laboratoire dEcologie Molculaire ; pour mavoir dirige de manire si complmentaire, et surtout pour toute la confiance quils mont accorde dans ce travail de thse :

    Pierre Caumette, Professeur lUniversit de Pau et des Pays de lAdour, pour son accueil

    chaleureux au sein du Laboratoire dEcologie Molculaire, pour ses conseils, pour les possibilits douverture au milieu scientifique et de collaboration, par le biais du projet europen MATBIOPOL et laccs divers congrs.

    Robert Duran, Matre de Confrence lUniversit de Pau et des Pays de lAdour, pour son encadrement avis pendant cette thse, pour sa prsence judicieuse, pour lindpendance quil ma laiss prendre et dans laquelle jai su mpanouir, pour sa disponibilit et ses conseils prcieux, tout simplement pour le bel exemple de chercheur quil a su me donner.

    Je tiens galement remercier les rapporteurs de cette thse, Philippe Normand, Directeur de

    recherche CNRS lUniversit Claude Bernard de Lyon, et Jean Claude Bertrand, Professeur lUniversit dAix Marseille, pour avoir accept de juger ce travail, et aussi pour leur relle patience dans lattente du manuscrit ! Merci aussi Philippe Goulas, Professeur lUniversit de Pau et des Pays de lAdour, davoir prsid ce jury de thse ; Gerard Muyzer, Professeur associ lUniversit de Delft, qui malgr la distance volontiers accept de participer ce jury de thse et dexaminer mon travail..

    Ce travail de recherche naurait pu avoir lieu sans le soutien financier du Conseil Gnral des Pyrnes Atlantiques et de la Communaut Economique Europenne.

    Evidemment cette thse ne serait pas ce quelle est sans laide, la disponibilit et la bonne humeur sans cesse renouvele de tous les membres du laboratoire. Je vous en suis reconnaissante car cela ma permis dvoluer dans un environnement de confiance et de srnit. Je commencerais par citer la bande des jeunes MC de lquipe Microbio, Rgis et ses longues discussions devant un caf, le calme olympien de Rmy face au speed de Marisol,et un MC adoptifPatrice, peut-tre un bureau dans le futur labo !? Les tudiants, fort nombreux pendant ces 4 annes, alors ne men veuillez pas si je ne peux tous vous citer ! Plus particulirement une pense pour mes deux ptits DEA devenus grands (thsards !), Tony toujours assorti son mobile, et Sylvain perdu sans son surf et ses skis! A vous les joies de la thse ! Merci aussi au club des thsards Microbio :Odile (ah ! Marseille !), Guillaume (cest pas mal aussi Prchacq !) et Benji (tas pas chang depuis le collge !). De gros bisous aux jumelles , thsardes adoptives du LEM, Odile, Miss Montpellier (dur, dur la bio mol chre docteur !) et Sraphine alias Sverine, Miss Nouma (courage plus quun an !). Merci en dernier lieu Christine, Batrice, Pat, Solange, Arnaud et Marie-Jo pour votre aide, vos conseils et vos coups de mains rguliers ! Enfin, un grand merci Sophie et Guille, vous avez t prsentes au sein du laboratoire au cours de ma thse. Jai pu apprcier votre prsence, votre exprience, et tout particulirement votre amiti. Et je les apprcie toujours !

    Une tendresse toute particulire mes parents, et mon frre, pour vos encouragements tout au

    long de mes tudes et vis vis de mes choix, pour votre prsence aimante de tous les instants, surtout durant cette dernire anne que je vous ai fait vivre ou subir ! Vous pourriez presque dire on a fait une thse ! .

  • Rsum

    Le principal objectif de ce travail de recherche tait ltude de la dynamique des

    communauts bactriennes de tapis microbiens afin de comprendre leurs fonctionnements et

    leur mcanismes dadaptation face aux stress environnementaux. De part le dveloppement

    dans des habitats trs varis et soumis des variations des conditions environnementales

    importantes, les tapis microbiens constituent des modles de choix pour ce type dtudes. La

    biodiversit bactrienne a principalement t aborde par T-RFLP (Terminal Restriction

    Fragment Length Polymorphism), approche molculaire dcologie microbienne.

    Premirement, ce travail a port sur la description de deux tapis microbiens

    photosynthtiques prsents sur deux sites diffrents de salinit distinctes, marin (Iles

    Orcades), et hypersal (Marais salants de Camargue). La combinaison de diffrentes

    approches danalyses ont permis dobtenir une image lchelle du micromtre de ces tapis.

    Ainsi, la diversit bactrienne des principales communauts (eubactries, bactries

    phototrophes pourpres, bactries sulfato-rductrices) de ces tapis microbiens a t dcrite par

    lapproche molculaire de T-RFLP. Les rsultats de cette analyse, associs ceux danalyses

    biogochimiques, molculaire DGGE (Denaturing Gradient Gel Electrophoresis),

    microscopiques (CLSM), et de biomarqueurs lipidiques a permis de relier les communauts

    bactriennes prsentes et dapprhender leurs rles cologiques au sein de ces cosystmes

    complexes. Ces deux tapis bien que trs diffrents rvlent une organisation trs fine,

    constitue de couches distinctes verticales de quelques micromtres, o sagencent les

    populations bactriennes en fonction de leurs caractristiques physiologiques et des

    conditions environnementales. Le tapis de Camargue est domin en surface par les

    cyanobactries filamenteuses, principalement Microcoleus chthonoplastes. De plus, la

    distribution des bactries phototrophes pourpres et sulfato-rductrices est rpartie en fonction

    des gradients mesurs de sulfure, oxygne et lumire. Le tapis des les Orcades est au

    contraire domin par les bactries pourpres, trs diversifies, principalement du genre

    Thiocapsa. Les cyanobactries y sont faiblement reprsentes. La diversit bactrienne

    phototrophes et sulfato-rductrices est trs finement organise le long de gradients physico-

    chimiques.

    Dans un deuxime temps, la distribution spatio-temporelle du tapis microbien de

    Camargue en fonction du cycle nycthmral a t tudie. Des comportements adaptatifs chez

    les bactries pourpres, les cyanobactries et les bactries sulfato-rductrices ont ainsi pu tre

    rvls. Parmi ces rponses aux variations des microgradients de sulfure et doxygne, la

    migration a t mise en vidence chez un grand nombre de ces microorganismes.

    Lanalyse de limpact dhydrocarbures sur les tapis microbiens de Gurande et de

    Camargue a t le troisime point abord. Linfluence des paramtres environnementaux sur

    la dgradation naturelle du ptrole Erika a pu tre dmontre. De plus, limpact rel de la

    pollution sur les communauts du tapis a t observ montrant une succession de diffrentes

    communauts bactriennes. Ceci rvle les capacits dadaptation de ces cosystmes face

    ce stress dhydrocarbures. Mme si la dgradation par voie microbiologique na pu tre mise

    en vidence dans ces systmes, lanalyse de la diversit des gnes codant pour les

    dioxygnases montre une grande diversit, suggrant que les tapis microbiens possdent un

    potentiel de dgradation important.

    Ce travail a permis de mettre en vidence lorganisation dynamique des bactries au

    sein de tapis microbiens, et dapprocher leurs comportements adaptatifs vis vis des stress

    soumis.

    Mots cls : Biodiversit bactrienne, tapis microbien, T-RFLP, hypersal, structure verticale,

    gradients physico-chimiques, pollution dhydrocarbures.

  • INTRODUCTION 1

    I. ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE 4 I.1. LE TAPIS MICROBIEN 5 I.1.1. Description gnrale 5 I.1.2. Les groupes bactriens fonctionnels majeurs 8 I.1.2.1. Les cyanobactries 8 I.1.2.2. Les bactries chimiolithotrophes sulfo-oxydantes 9 I.1.2.3. Les bactries phototrophes anoxygn