Approches pluridisciplinaires d'évaluation des performances adaptatives des bactéries du sol soumises à des stress métalliques – APTITUDE

Tous les métaux auxquels sont confrontées les bactéries depuis le début de la vie sur terre deviennent toxiques lorsqu’ils sont en excès ce qui a contraint les microorganismes vivant dans ces écosystèmes très contaminés à élaborer des systèmes adaptatifs appropriés. Les objectifs du projet « Aptitude » sont d’inventorier les mécanismes génétiques de la communauté bactérienne de deux sites miniers particuliers, l’un situé dans le Gard avec des déblais très contaminés en zinc et cadmium, le second en Nouvelle Calédonie où les populations bactériennes sont soumises à des teneurs élevées en nickel et une pauvreté en éléments nutritifs et de les comparer à ceux d’un site de référence non contaminé. Ces travaux seront abordés par deux approches complémentaires, celle conventionnelle basée sur l’étude de souches bactériennes déjà isolées, que ce soit des représentants du genre Rhizobium sur le site métropolitain où des actinobactéries en Nouvelle Calédonie. La seconde est une approche metagénomique basée sur l’extraction de l’ADN bactérien directement de l’environnement et son clonage dans des vecteurs plasmidiques ou cosmidiques se répliquant chez deux hôtes bactériens Escherichia coli et Streptomyces lividans pour accroître les potentialités d’expression de l’ADN cloné. Le criblage des gènes de résistance des inserts se fera directement par étalement des cellules transformées sur milieu en présence du toxique, procédure souple qui permettra d’analyser plusieurs échantillons de sols, prélevés soit dans le sol nu soit dans la rhizosphère des plantes métallicoles qui se développent sur ces terrains. Les gènes de résistance identifiés, qu’ils proviennent des isolats ou du metagénome serontséquencés, les données analysées par bioinformatique et les plus prometteurs en termes d’originalité seront caractérisés biochimiquement. Le projet ne se limitera cependant pas à dresser un inventaire aussi exhaustif puisse-t-il être du fait des techniques utilisées mais abordera l’aspect mécanistique de l’adaptation. Les objectifs seront d’apporter des réponses aux hypothèses soulevées par des observations concernant un accroissement de la résistance aux antibiotiques concomitamment à la présence de bactéries résistantes aux métaux lourds et nos travaux permettront de comprendre par quels mécanismes moléculaires les résistances à ces deux toxiques peuvent être liées. Les objectifs seront aussi d’étudier l’implication des transferts horizontaux de gènes, tant pour la mise en place des déterminants génétiques de résistance que pour leur dissémination au sein de la communauté bactérienne. Cette finalité sera abordée en recherchant les éléments génétiques mobiles se situant à proximité des gènes de résistance et en tentant de comprendre leur implication dans le transfert horizontal des gènes qui leur sont physiquement liés. Si ce projet a d’abord une vocation fondamentale en abordant la compréhension des mécanismes adaptatifs bactériens un volet appliqué a été défini, basé sur l’exploitation des résultats de caractérisation des gènes de résistance en termes de définition de bio-indicateurs de l’état sanitaire du sol. A cette fin, une nouvelle technologie haut débit de puces à ADN spécifiquement dédiée à la détection de ces gènes sera développée, validée et exploitée avec l’ADN du metagénome sans étape préalable d’amplification PCR.