Nom, Prénom, Qualité - Ecologie Microbienne Lyon

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 [phone]
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.