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Master en Biogéosciences 1 Analyse des interac.ons entre les métaux lourds et les substances exopolymériques produits par les bactéries sporulantes Lr5/4 et 10Kri2
Nathalie Sieber But du travail •  Op.misa.on des condi.ons de produc.on de substances exopolymériques (EPS) de bactéries sporulantes •  Caractérisa.on •  Analyse des interac.ons entre les métaux lourds et les EPS 2 •  Bioremédia.on des environnements pollués Les substances exopolymériques Source image: Wikipédia •  EPS substance produite par certains microorganismes pour les protéger de stress environnementaux, pour la f o r m a . o n d e b i o fi l m e t p o u r l a communica.on; habilité à complexer les métaux lourds 3 Marvasi (2010) Contexte Ø Bactéries sporulantes Ø Hypertolérance au cuivre Lr5/4 10Kri2 Productrices d’EPS Et9/1 à Non productrice d’EPS 4 Optimisation Source de Carbone Milieu de référence « M5 » 20g/L saccharose VariaCons Source d’azote Source minérale 2.5g/L d’extrait de 2g/L KH2PO4, 5g/L levure K2HPO4 ; 0.1g/L NaCl Glucose Extrait de levure KH2PO4 Saccharose Peptone K2HPO4 Maltose Urée MgSO4*7 H2O Lactose NH4Cl CaCl2 Mannose NH4NO3 FeCl2 D-­‐arabinose NH4SO4 MnCl2 Mannitol KNO3 NaCl 5 KCl VariaCons
àCondiCons de culture àConcentraCon Triplicat! Extraction des EPS •  Quan.fica.on •  Analyse sta.s.que •  Purifica.on des EPS en vue d’analyses Ø Dialyse Précipita.on d’EPS 6 hbp://www.sos03.com/Diseases/Kidney/Dialysis Caractérisation •  Caractérisa.on des EPS • 
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Protéines totales (Bradford, 1976) Carbohydrates total (Dubois 1956) Sucres sulfurés total (Tehro et Har.ala, 1971) Chromatographie en phase gazeuse (composi.on en polysaccharides) •  Spectrométrie FTIR (groupes fonc.onnels) •  Spectrométrie RMN (groupes fonc.onnels) 7 Interaction EPS-­‐métaux lourds •  Choix du cuivre •  Un des contaminants principaux des eaux usées industrielles •  Haute toxicité •  Grande mobilité hbp://inhabitat.com/why-­‐we-­‐need-­‐earth-­‐day-­‐7-­‐most-­‐pressing-­‐environmental-­‐problems-­‐we-­‐need-­‐to-­‐solve/ 8 Interaction EPS-­‐métaux lourds •  Quan.fica.on de l’adsorp.on sur les EPS Ø Spectrométrie à absorp.on atomique Ø Titra.on poten.ométrique
Ø Microcalorimétrie isothermale •  Différences d’adsorp.on entre bactéries? Ø Sites d’adsorp.ons Ø Importance de la caractérisa.on 9 Interaction EPS-­‐métaux lourds •  Quelles sont les différentes stratégies de tolérances aux métaux lourds? •  Nécessité des EPS? •  U.lisa.on de Et9/1 •  Microscopie à force atomique 10 Résultats •  Op.misa.on des différentes sources pour 10Kri2 20 18 16 Produc.on d’EPS 14 12 g/l 10 8 6 4 2 0 11 à Lactose, NH4SO4 , K2HPO4 + MgSO4*7 H2O + NaCl Résultats •  Op.misa.on des différentes sources pour Lr5/4 20 18 16 Produc.on d’EPS 14 12 g/l 10 8 6 4 2 0 12 Ø  Lactose, NH4SO4 , K2HPO4 + MgSO4*7 H2O + NaCl Ø  Soufre limitant! Variation de la production 6 5 ProducCon d’EPS VariaCon des sources de carbone Lr5/4 4 3 g/l Séries1 Séries2 2 Séries3 1 0 13 Variation de la production 6 5 ProducCon d’EPS VariaCon des sources de carbone Lr5/4 4 3 g/l Séries1 Séries2 2 Séries3 1 0 Erreurs de manipula.on? Comparaison des varia.ons entre expériences Ø  Expérience n°3 des sources minérales pour Lr5/4: valeurs nebement plus bases 14 Variation de la production 6 5 ProducCon d’EPS VariaCon des sources minérales Lr5/4 ProducCon d’EPS VariaCon des sources de carbone Lr5/4 4 3 g/l Séries1 Séries2 2 Séries3 1 0 Erreurs de manipula.on? Comparaison des varia.ons entre expériences Ø  Expérience n°3 des sources minérales pour Lr5/4: valeurs nebement plus bases 15 Suite du travail •  Op.misa.on des concentra.ons et condi.ons de cultures •  Caractérisa.on •  Analyse des interac.ons métaux lourds et EPS Ø Adsorp.on Ø Analyse différen.elle •  Autres expériences Ø Ac.vité de floccula.on 16 Conclusions de mi-­‐parcours •  Mêmes sources op.males pour les bactéries sporulantes étudiées •  Varia.on naturelle de la produc.on •  Certains facteurs primordiaux pour l’op.misa.on Ø Certains éléments sont limitants Ø Agita.on (RPM), temps de produc.on, âge de la culture 17 Remerciements • 
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Sathiyanarayanan Ganesan Nicole Jeanneret Pilar Junier Sevas. Filippidou •  Et tout les autres membres du laboratoire de microbiologie de Neuchâtel 18 Références • 
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