Nom, Prénom, Qualité - Ecologie Microbienne Lyon
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PROPOSITION SUJET MASTER 2011-2012 TITRE : Fonctionnement microbien du sol et dépollution : distribution spatiale d’activités bactériennes exigeant des enzymes plus ou moins spécifiques. Maître de stage et Co-encadrant : (Nom, Prénom, Qualité) Geneviève Grundmann (Maître de conférences) Co-encadrant : Naoise Nunan (chargé de recherche CNRS) Adresse email : [email protected] Nom du laboratoire d’accueil : - UMR 5557 Ecologie Microbienne Responsable : Yvan Moënne-Loccoz Adresse et téléphone : Campus de La Doua, Villeurbanne Tel 04 72 43 13 78 Nom du candidat éventuellement proposé : - S'il n'est pas retenu, acceptez-vous un autre candidat ? Oui - Non Sujet (objectif, démarche et technique, collaboration(s),...) : Introduction Les cycles biogéochimiques ont un rôle essentiel dans l’équilibre durable du fonctionnement du sol. Ils utilisent l’important potentiel enzymatique collectif de la microflore pour transformer aussi bien des molécules natives du sol que des xénobiotiques. Les microorganismes sont donc des effecteurs qui gèrent l’accumulation ou la disparition de substrats pour le système considéré, sol, eau, rhizosphère... Ils ont de ce fait un rôle important en bio-remédiation. Etant donné la taille des bactéries, le fonctionnement microbiologique du sol nécessite que le substrat (natif ou xénobiotique) se trouve à proximité de l’effecteur (la bactérie) sauf si la combinaison entre la solubilité, la diffusion, le déplacement bactérien compensent leur éloignement relatif dans la matrice sol. La distribution spatiale des bactéries, des fonctions, des gènes pourrait donc déterminer la dégradation des substrats dans le sol, et potentiellement déterminer son pouvoir épurateur dans le cas des xénobiotiques. L’hypothèse de taxons « core and satellite » (ubiquistes et abondants ou rare et peu abondants), connue pour les macro-organismes, n’est pas démontrée chez les bactéries, ni au niveau des taxons et encore moins au niveau des gènes d’activités de dégradation qui peuvent être portées par des plasmides. Les stratégies spatiales chez les bactéries ne sont pas connues. Démarche Ces activités de transformation microbienne ou de dégradation de xénobiotiques ont lieu à l’échelle du micro-habitat où se réalisent les rencontres bactérie-substrat. Elles dépendent donc de la position relative de la bactérie et du substrat. Le paramètre spatial, tel que la caractéristique de distribution spatiale des bactéries à micro-échelle, n’est pourtant que peu pris en compte en écologie microbienne. Différentes stratégies spatiales peuvent être envisagées. Y a-t-il, par exemple, des taxa ayant une distribution systématiquement dispersée, ou systématiquement agrégée? Les stratégies spatiales sont elles opportunistes ? Comment sont distribués les gènes de dégradation de molécules rares ? Des fonctions peu communes sont elles groupées ou très dispersées dans la matrice du sol ? Ces connaissances sont nécessaires pour la gestion de l’environnement. En effet cette approche spatiale a des implications importantes pour l’évaluation des risques et la prédiction des activités sur le terrain et en biotechnologie pour l’optimisation des activités. Objectif Ce travail aura pour but de caractériser la distribution spatiale de différentes activités de dégradation enzymatique (molécules natives et xénobiotiques) correspondant à des transformations biochimiques plus ou moins faciles, utilisant des enzymes plus ou moins communes ou spécialisées. Ces données ne sont pas disponibles dans la littérature. Techniques La dégradation de substrats spécifiques marqués au 13C par des bactéries sera testée dans des agrégats de sol de l’ordre du mm de diamètre ou moins, prélevés avec des coordonnées spatiales repérées dans du sol non perturbé (c'est-à-dire dont les relations spatiales ont été maintenues durant le prélèvement). Les tests se feront par piégeage, en systèmes haut débit, du CO2 dégagé. En complément, des clonages séquençages seront réalisés sur l’ADN extrait des agrégats de sol pour évaluer la diversité des gènes ciblés. Un suivi en parallèle de la diversité taxonomique dans les agrégats sera réalisé à l’aide d’une puce à ADN taxonomique 16S. Ce travail sera réalisé en collaboration avec Naoise Nunan du Laboratoire Bioemco de AgroParisTech sur un programme ANR.
