Bioremédiation et métagénomique des communautés environnementales

Microbiologie & immunologie · Master 2

Dégradation microbienne des polluants et outils métagénomiques pour caractériser les microbiomes.

Introduction

La bioremédiation exploite le métabolisme microbien pour dégrader ou immobiliser des polluants : hydrocarbures (alcane hydroxylases), solvants chlorés (déchloration réductrice par Dehalococcoides), métaux (réduction ou précipitation). On distingue la bioaugmentation (ajout de microorganismes) et la biostimulation (ajout de nutriments, d'oxygène ou de donneurs d'électrons).

La plupart des microorganismes ne sont pas cultivables en laboratoire. La métagénomique analyse directement l'ADN extrait d'un milieu : le séquençage de l'amplicon 16S ARNr décrit la composition taxonomique, le séquençage shotgun révèle les gènes et voies métaboliques.

En Suisse, l'Ordonnance sur l'assainissement des sites pollués (OSites) encadre l'assainissement des sites contaminés.

Objectifs d'apprentissage

  • Distinguer bioaugmentation et biostimulation
  • Décrire des voies de dégradation de polluants
  • Comparer 16S et métagénomique shotgun
  • Citer le cadre suisse des sites pollués

Concepts clés

Biostimulation
Optimisation des conditions (nutriments, O2) pour stimuler les microbes autochtones.
Bioaugmentation
Inoculation de souches dégradantes.
Séquençage 16S
Amplification du gène de l'ARNr 16S pour identifier les taxons bactériens.
Métagénomique shotgun
Séquençage de tous les fragments d'ADN pour étudier le potentiel fonctionnel.

Conclusion

La bioremédiation s'appuie sur la compréhension des voies métaboliques; la métagénomique donne les outils pour suivre les communautés.

Le cadre suisse exige des assainissements proportionnés.

Cartes

Qu'est-ce qu'une bioremédiation in situ ?
Traitement du polluant sur le site, sans excavation.
Qui déchlore le PCE et le TCE ?
Dehalococcoides, par déchloration réductrice.
Enzyme initiale de la dégradation aérobie des alcanes ?
Les alcane hydroxylases (monooxygénases).
Limite de la culture en laboratoire ?
La majorité des microbes sont non cultivables.
Avantage du 16S ?
Peu coûteux et standardisé pour la composition taxonomique.
Limite du 16S ?
Ne donne pas directement les fonctions et résolution limitée.
Que révèle le shotgun ?
Les gènes présents et les voies métaboliques potentielles.
Quelle loi suisse encadre les sites pollués ?
L'OSites (Ordonnance sur les sites contaminés) et la LPE.
Qu'est-ce que l'atténuation naturelle ?
Dégradation spontanée sans intervention, avec surveillance.

Glossaire

Bioaugmentation
Ajout de souches dégradantes.
ARNr 16S
Gène marqueur phylogénétique bactérien.
OTU/ASV
Unités taxonomiques dérivées des séquences.
Donneur d'électrons
Substrat oxydé fournissant des électrons.
Métagénome
Ensemble des génomes d'un milieu.
Cométabolisme
Transformation d'un polluant par une enzyme destinée à un autre substrat.