en tête DEA - Spiral Connect

Master Ecosciences, Microbiologie
Parcours Recherche « Ecologie Microbienne »
Bâtiment Dubois – 2ème étage
Université Claude Bernard Lyon 1
69622 – VILLEURBANNE CEDEX
Tel : 04 72 43 13 77
E-mail : [email protected]
http://spiralconnect.univ-lyon1.fr/webapp/website/website.html?id=3170502
PROPOSITION SUJET de MASTER 2015-2016
TITRE Influence du pH et de la teneur en matière organique du sol sur l’écotoxicité des nanoparticules de
TiO2 vis-à-vis de populations bactériennes dénitrifiantes
Nom, Prénom du Maitre de Stage :
Agnès Richaume-Jolion
Qualité : Professeure
Téléphone :
04 72 43 26 50
E-mail : [email protected]
Laboratoire d’accueil, Responsable et équipe :
Adresse :
UMR CNRS 5557 - Ecologie Microbienne Lyon
Université Claude Bernard Lyon 1
43, Boulevard du 11 Novembre 1918
69622 VILLEURBANNE CEDEX
Direction : Yvan Moenne Loccoz
Equipe «Diversité fonctionnelle microbienne et cycle de l’azote » (Responsables : X Le Roux, T. Pommier)
Nom du candidat éventuellement proposé :
S'il n'est pas retenu, acceptez-vous un autre candidat ?
Oui - Non
Description du sujet au verso

Sujet (objectif, démarche et technique, collaboration(s),...) :
Contexte
L’utilisation de nanoparticules (NPs), particulièrement le TiO2, dans de nombreux produits de
consommation courante, conduit à une augmentation de leur concentration dans l’environnement. Les
sols sont concernés par ce type de contamination via les amendements agricoles qui entrainent une
augmentation de la concentration en NPs de TiO2 estimée entre 0,94 et 3,6 mg kg-1 par an.
L’écotoxicité microbienne des NPs de TiO2 a été étudiée dans des sols présentant des
caractéristiques contrastées en termes de texture et de teneurs en matière organique. Dans la plupart
des sols, aucune des concentrations testée (1 et 500mg/kg) n'a eu d’effet sur la minéralisation
potentielle du carbone ou l'abondance des bactéries après 90 jours d’incubation. La diminution de
l’activité et du nombre de bactéries n’ont été observés que dans un sol argileux présentant une forte
teneur en matière organique. Ce paramètre est connu pour modifier l’agrégation des nanoparticules qui
est conditionne leur toxicité. Nous avons montré que l’activité nitrifiante diminue de 60% et que cette
baisse s’accompagne d’une diminution de l’abondance des bactéries et archées impliquées. L’activité
dénitrifiante est elle aussi réduite alors qu’aucune diminution du nombre de bactéries dénitrifiantes n’a
été observé. Ceci laisse supposer que la toxicité s’exerce soit directement sur les enzymes impliquées
soit en amont, au niveau de la synthèse de ces enzymes. Ces résultats nous ont donc conduit à nous
interroger i) sur le lien existant entre la toxicité des NPs de TiO2 et les paramètres physico-chimiques de
l’environnement, notamment le pH et la teneur en matière organique et ii) les conséquences de la
présence des NPs de TiO2 sur l’expression des gènes clés de la dénitrification et/ou le fonctionnement
des enzymes.
Objectif
Le projet proposé dans le cadre de ce master a pour objectif d’évaluer l’influence des
paramètres physico-chimiques du sol, notamment le pH et la teneur en matière organique sur la toxicité
de NPs de TiO2 vis-à-vis de populations bactériennes dénitrifiantes modèles.
Démarche
Différentes concentrations en NPs seront testées sur des cultures pures de bactéries
dénitrifiantes préalablement cultivées dans des conditions favorisant ou non la synthèse des enzymes
dénitrifiantes. Le choix de ces souches sera fait sur la base d’études préliminaires ayant testés l’impact
de différentes concentrations en NPs sur les paramètres caractéristiques de la croissance dans des
conditions définies (taux de croissance, biomasse produite). Les cellules préalablement induites ou non,
seront incubées, à densité équivalente, en conditions de dénitrification (ie en anaérobiose en présence
de nitrate) dans différentes suspensions de sols préalablement stérilisées. Le choix des sols permettra
de comparer des teneurs faibles et fortes en matière organique et des pH acide ou neutre. La toxicité
des NPs sera évaluée i) en mesurant le dégagement de N2O en chromatographie en phase gazeuse ce
qui permettra d’évaluer le fonctionnement des enzymes, ii) en quantifiant l’expression de gènes clés de
la dénitrification (gènes nirS ou nirK et nosZ) par digital droplet PCR (ddPCR).
Le travail expérimental sera réalisé sur la plateforme AME de l’UMR 5557 pour les mesures
d’activité dénitrifiante et au DTAMB, plateforme de la FR 41 pour l’étude de l’expression des gènes pas
ddPCR.
L(a)e candidat(e) devra montrer un intérêt pour les problématiques d’écotoxicologie, maitriser les
concepts d’écologie et de fonctionnement des écosystèmes et avoir une bonne maîtrise des outils
statistiques pour l’analyse des données