Activités MIcrobiennes aNAérobies et écodynamique de contaminants METAlliques et organométalliques : cas du mercure et de l'étain – MINAMETA

Les environnements côtiers subissent l'impact de l'utilisation massive de métaux et composés organométalliques toxiques. l'Union Européenne a récemment inclu le tributyl-étain et ses produits de dégradation ainsi que le mercure et ses composés sur la liste des polluants d'importance. L'alkylation et la dé-alkylation de ces composés dans les sédiments anoxiques où ils se retrouvent stockés présente donc un intérêt particulier. Ce projet se propose d'étudier les rôles des microorganismes anaérobies dans la biotransformation des composés du mercure et de l'étain (screening) puis d'étudier ces transformations sur des microorganismes et communautés modèles. Le projet est basé sur une expertise de l'équipe en terme de culture et physiologie des microorganismes anaérobies associée à des expertises en biologie moléculaire (approche transcriptomique) et chimie analytique (traceurs isotopiques). Notre objectif, à terme, est de pouvoir étudier la biotransformation du Hg et de Sn sur des communautés microbiennes simplifiées. Si les études réalisées in situ ou au niveau de suspensions de sédiments apportent des résultats extrêmement intéressants, il est très difficile de les extrapoler à des activités spécifiques de biotransformation. A l'opposé les activités microbiennes ne peuvent être restreintes exclusivement à l'étude de souches pures puisque elles sont sous la dépendance de nombreuses interactions entre populations (coopération/synergie/compétition). L'objectif final de notre étude est d'étudier les biotransformations des métaux dans le cadre de communautés microbiennes simplifiées composées d'organismes références représentant différents groupes fonctionnels. Ceci implique une bonne connaissance des métabolismes et de l'écophysiologie des souches bactériennes modèles utilisées. Nos objectifs peuvent être regroupés selon trois étapes principales. La première étape sera une étude des transformations des organomercuriels et organostanniques par un large panel de souches bactériennes anaérobies incluant des nitrate-réducteurs, des réducteurs de fer et manganèse, des fermentatives, des sufato-réducteurs des méthanogènes et des phototrophes anoxygéniques. Ce « screening », utilisant la méthode des traceurs isotopiques enrichis, permettra de préciser le rôle de certaines souches bactériennes et de certains groupes fonctionnels dans la transformation des organomercuriels et organostanniques. La deuxième étape consistera en une étude détaillée de certains microorganismes modèles impliqués dans la méthylation du mercure, l'akylation ou la dé-alkylation de l'étain. Ces recherches seront en partie réalisées grâce à l'utilisation de cultures continues (chemostats) et fera appel à plusieurs approches : 1/ L'influence de molécules potentiellement donneurs de groupes alkyl (acétate, méthane,..) sur les biotransformations sera abordée grâce à l'utilisation de molécules marquées (13C). 2/ La réponse spécifique aux métaux ou organométaux sera étudiée par une approche transcriptomique (expression différentielle) afin d'identifier la réponse microbienne en terme de métabolisme (résistance, alkylation, dé-alkylation). 3/ La localisation des métaux et organométaux (précipitation avec des sulfures, liés aux membranes ou aux exo-polysaccharides, dans le cytoplasme,...) sera étudiée en utilisant les possibilités liée à l'utilisation de traceurs enrichis multi- isotopiques du mercure et de l'étain. La troisième étape comprendra une étude des transformations des organomercuriels et organostanniques par des communautés microbiennes simplifiées dont la composition dépendra des résultas obtenus précédemment. La durée du projet sera de quatre ans afin de permettre la réalisation de communautés simples au départ puis de plus en plus complexes. Ces études se réaliseront en culture continue (chemostat). L'ensemble du projet permettra d'obtenir des données de référence pour l'alkylation ou la dé-alkylation des organométalliques à concentrations environnementale.