Activités enzymatiques extracellulaires des agrégats bactériens de stations d'épuration d'eaux usées urbaines

La plupart des micro-organismes des milieux environnementaux sont retrouves sous forme d'agregats. Ces structures complexes sont formees par l'association de micro-organismes au sein d'une matrice de polymeres extracellulaires (EPS) qui assure leur cohesion. Ainsi, les agregats microbiens des stations d'epuration (boues activees) regroupent plus d'une centaine d'especes bacteriennes differentes, entourees d'un reseau de macromolecules (proteines, polysaccharides, substances humiques, ADN et lipides). Les EPS seraient impliques dans l'absorption des substrats macromoleculaires et dans le confinement des enzymes hydrolytiques extracellulaires a proximite des cellules. L'objectif general de notre travail etait de qualifier et de quantifier les enzymes extracellulaires associees aux EPS extraits des agregats bacteriens des stations d'epuration, d'etudier leur variabilite et les parametres environnementaux qui determinent ces variations. Ainsi, une vingtaine d'activites enzymatiques differentes ont ete systematiquement mises en evidence au sein des EPS des boues. Malgre la complexite du melange, les parametres cinetiques apparents a 25°C de l'activite Leu-aminopeptidase (Km=110gmol L-1 et Vm=9,6gmol min -1 g-1 MV EPS) et de l'activite α-glucosidase (Km=234 gmol L-1et Vm=0,9 gmol min-1 g-1 MV EPS) ont ete estimes. La vitesse d'hydrolyse augmente avec la temperature avec une temperature optimale voisine de 30°C pour l"activite Leu-aminopeptidase et d'au moins 50°C pour les activites α-glucosidase et protease. La separation des proteines dotees d'activites Leu-aminopeptidase et Ala-aminopeptidase a ete realisee afin de disposer d'une enzyme cible au sein de ce melange. La separation des proteines extracellulaires dotees d'activite Leu-aminopeptidase et Ala-aminopeptidase de cinq souches proteolytiques isolees des boues a permis d'etablir une sorte de reference. La propension d'activite enzymatique associee aux EPS est voisine de 5% pour l'activite α-glucosidase de 17% pour l'activite Leu-aminopeptidase, 23% pour l'activite caseinase et 44% pour l'activite α-amylase. La diffusion au sein des EPS ne semble pas limiter l'accessibilite des composes de masse molaire elevee (azocaseine, Mr = 25000) aux enzymes extracellulaires. Par contre, la dispersion des agregats bacteriens a augmente considerablement la vitesse d'hydrolyse de l'amylose azure (32000 < Mr < 86000). L'accessibilite des substrats aux enzymes extracellulaires serait accrue par l'agregation et la desagregation en continu des agregats mais semble neammoins dependre de la structure et des proprietes physico-chimique des substrats. Les variations temporelles importantes des activites proteolytiques notamment, suggerent une reponse de la biomasse aux conditions environnementales. Apres 3 jours de famine, l'activite α-glucosidase est divisee par 5, l'activite protease multipliee par 2 et l'activite Leu-aminopeptidase voisine de sa valeur de depart. L'exposition des boues a l'azocaseine (Mr=25000) induit l'activite Leu-aminopeptidase qui augmente de maniere significative apres 24h et proportionnellement a la concentration en substrat. Seul le "stress" oxydant n'a pas montre d'effet significatif sur l'expression des enzymes extracellulaires. Ces differents aspects renforcent a la comprehension du role du compartiment extracellulaire des agregats dans l'adaptation des bacteris aux conditions environnementales et dans l'amelioration de l'acces aux macromolecules, en particulier