Projet ANR-11-BSV7-0002 – AD’HOC : Biodisponibilité et Dégradation des Composés Organiques Hydrophobes dans les Biofilms
Programme : Blanc - SVSE 7 - Biodiversité, évolution, écologie et agronomie (Blanc SVSE 7)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Régis GRIMAUD (UNIVERSITE DE PAU ET DES PAYS DE L'ADOUR)
Partenaires : Institut des Sciences Analytiques et de Physico-Chimie pour l'Environnement et les Matériaux; Microbiologie de l'Alimentation au Service de la Santé Humaine; Institut des Sciences Analytiques et de Physico-Chimie pour l'Environnement et les Matériaux
Montant : 389971.0 euros
Date de début : 2011
Durée : 42 mois
Résumé : Biodisponibilité et Dégradation des Composés Organiques Hydrophobes dans les BiofilmsRecyclage de matière organique non solubilisée (lipides hydrocarbures)  par les biofilms bactériens.
ObjectifsUne fraction importante de la matière organique est constituée par des composés organiques hydrophobes (HOC) tels que les lipides et les hydrocarbures.L'assimilation de ces composés peu solubles dans l’eau nécessite, la mise en place de stratégies telle que la formation de biofilms à l’interface eau-HOC. En étudiant ces biofilms, le projet AD’HOC produira de nouvelles connaissances sur les mécanismes biologiques d’augmentation de la biodisponibilité de la matière organique non dissoute
Méthodes et ApprochesLe fonctionnement des biofilms sur HOCs est abordé par trois approches : 1) l’identification et l’étude fonctionnelle de gènes impliqués dans la formation du biofilm, 2) la détermination de la composition et des propriétés de la matrice extra-cellulaire et 3) l’exploration de l’architecture du biofilm. L’organisme modèle est la bactérie marine Marinobacter hydrocarbonoclasticus SP17 qui forme des biofilms spécifiquement sur les alcanes, les alcools gras, les cires et les triglycérides.
Résumé de la soumission : Le fonctionnement des écosystèmes repose en grande partie sur l’activité de bactéries résidant au sein de biofilms. Ces biofilms sont des sites majeurs du recyclage de la matière organique dans de nombreux écosystèmes naturels ou industriels. Une fraction importante de cette matière est constituée par des composés organiques hydrophobes (Hydrophobic Organic Compounds, HOCs) tels que les lipides et les hydrocarbures. Les HOCs sont aussi des contaminants affectant l’environnement, la santé humaine ou certains procédés industriels. Les HOCs sont faiblement solubles dans l’eau. Ils sont ainsi principalement dissous dans une phase apolaire non aqueuse, ou adsorbés sur des particules solides. Ces composés sont donc faiblement biodisponibles et leur assimilation nécessite de la part des bactéries, la mise en place de fonctions cellulaires spécialisées, pour la capture et l’assimilation de ces molécules. La formation de biofilms à l’interface eau-HOCs est une stratégie pour remédier à la faible biodisponibilité des HOCs. Ces biofilms, sont aussi des exemples typiques de biofilms se développant sur des interfaces nutritives (interfaces fournissant une source de carbone et d’énergie). Ainsi, la formation de biofilms sur les HOCs représente un aspect original, peu étudié, de la biodégradation des contaminants organiques et de la biologie des biofilms. En étudiant ces biofilms à un niveau moléculaire, le projet AD’HOC produira de nouvelles connaissances sur les mécanismes biologiques d’augmentation de la biodisponibilités des contaminants organiques et explorera une nouvelle facette de la biologie moléculaire des biofilms. AD’HOC permettra une meilleure compréhension de la contribution de ce type biofilms dans le fonctionnement des écosystèmes et sera le premier projet de recherche dédié aux processus moléculaires se déroulant au sein de biofilms lors de dégradation de polluants organiques hydrophobes et de la matière organique non dissoute. Le projet AD’HOC propose de créer un consortium pluridisclipinaire regroupant une équipe de biochimie/microbiologie, une équipe de chimie des polymères et une équipe de microscopie/ microbiologie, afin d’étudier le fonctionnement des biofilms se développant sur HOCs par trois approches complémentaires : 1) l’identification et l’étude fonctionnelle de gènes et protéines impliqués dans la formation du biofilm, 2) la détermination de la composition et des propriétés physico-chimiques de la matrice extra-cellulaire, avec un accent particulier sur les polysaccharides et les protéines, et 3) l’exploration de l’architecture et l’ultrastructure du biofilm. L’organisme modèle choisi pour cette étude est la bactérie marine Marinobacter hydrocarbonoclasticus SP17 qui forme des biofilms spécifiquement à l’interface entre l’eau et différents HOCs (alcanes, alcools gras, cires et triglycérides).
Résultats : Une liste de gènes potentiellement impliqués dans l'adhésion, la reconnaissance d'interface et la formation de biofilm a été établie à partir d’analyses transcriptomiques et protéomiques. Dix gènes ont été choisis pour une étude fonctionnelle. L'analyse biochimique de la matrice a indiquée qu'elle contenait peu de polysaccharides, mais des niveaux élevés de protéines et de KDO. 16 protéines extracellulaires ont été identifiés.Observation de biofilms sur paraffine par CSLM.
Perspectives : Construction de mutants de délétion,caractérisation de leurs phénotypes et étude fonctionnelle des gènes. Détermination de la présence d'agents tensioactifs et de vésicules membranaires dans la matrice et évaluation de l'importance des protéines dans la structure de la matrice. Détermination de l'impact de la nature du HOC, du mode de culture biofilm et des conditions environnementales sur la structure et le développement de biofilms de type sauvage et mutant.
Publications et brevets : 1 Communication orale dans une conférence internationale
3 Posters dans une conférence internationale
1 Communication orale dans une conférence nationale
1 Poster dans une conférence nationale