Groupes microbiens fonctionnels impliqués dans la méthanisation de la cellulose et du méthanol : diversité, fonction et influence de la température

Afin de mieux comprendre le fonctionnement des communautes microbiennes intervenant lors de la methanisation de la cellulose et du methanol, des echantillons issus de la digestion anaerobie de dechets ont ete incubes en presence de cellulose, de glucose, d'acetate et de methanol enrichis en carbone 13, en conditions mesophiles et thermophiles. Apres extraction et separation de l'ADN lourd et leger par ultracentrifugation sur des gradients de densite (technique SIP), la diversite fonctionnelle a ete caracterisee par inventaire moleculaire et analyse phylogenetique. Au total, 20 banques de clones contenant des genes d'ADNr 16S bacteriens (1251 sequences) et 19 banques de clones contenant des genes ADNr 16S archeens (1312 sequences) ont ete obtenues en conditions mesophiles et thermophiles. Des oligonucleotides specifiques ont ensuite ete elabores et hybrides selon la technique d'hybridation fluorescente in situ afin de confirmer la presence des groupes fonctionnels pre-identifies. Nous nous sommes ensuite attaches a etudier la relation entre la cinetique de degradation, les voies metaboliques activees et les groupes fonctionnels impliques, en suivant la dynamique des diversites fonctionnelles a l'aide de la technique du polymorphisme de conformation simple brin (SSCP). En appliquant de maniere combinee ces techniques sur une serie de substrats fonctionnellement connectes, nous devoilons des reseaux de microorganismes non cultivables impliques dans la methanisation de la cellulose et du methanol. La temperature d'incubation influence la diversite generale tandis que l'ajout de substrats joue un role important sur la diversite fonctionnelle. Les microorganismes appartenant au genre Acetivibrio et a l'ordre Halanaerobiales sont, respectivement, les principaux groupes hydrolysant la cellulose en conditions mesophiles et thermophiles. Les microorganismes appartenant a la famille Porphyromonadaceae et au genre Clostridium sont les principaux fermenteurs du glucose. Par ailleurs, de nombreux microorganismes appartenant a la classe Clostridia, mais eloignes de toutes les souches cultivables repertoriees, ont ete identifies comme des groupes fonctionnels dans toutes les incubations. L'oxydation syntrophique de l'acetate est un processus important dans cet ecosysteme, qui pourrait etre effectue par des microorganismes proches du genre Pseudomonas en conditions mesophiles. Une grande versatilite fonctionnelle a ete mise en evidence pour les microorganismes thermophiles et pourrait contribuer a expliquer une degradation de la cellulose plus rapide et efficace par rapport a celle observee en conditions mesophiles. Enfin, une nouvelle technique, baptisee "SIMSISH" (Secondary Ion Mass Spectrometry In Situ Hybridization), a ete developpee dans le cadre du travail. Elle permet de visualiser simultanement l'identite microbienne et de mesurer l'enrichissement isotopique a l'echelle d'une cellule. Couplee aux methodologies SIP, cette technique devrait permettre des progres decisifs pour l'etude in situ de la contribution des populations microbiennes non cultivables au fonctionnement des ecosystemes complexes.