Caractérisation des capacités de dégradation de communautés bactériennes de sédiments marins : adaptation, processus métaboliques et influence des régimes d’oxygénation – DECAPAGE

Les zones côtières subissent directement l’impact des marées noires, des déversements accidentels et sont également menacées par les apports terrestres et accumulent divers polluants drainés par les cours d’eaux. Les composés dérivés du pétrole sont parmi les polluants les plus abondants dont les effets nocifs sont avérés. Ainsi la restauration des zones contaminées est un objectif prioritaire. L’importante diversité catabolique des micro-organismes laisse supposé que les hydrocarbures peuvent être biodégradés et transformés en produits moins toxiques voire inoffensifs. Ainsi la biorestauration est une option intéressante pour la réhabilitation des sites contaminés. Les méthodes de traitement in situ peuvent être particulièrement utiles dans la restauration des zones reculées, là où la gestion des déchets est un réel problème. Elles sont appliquées afin d'accélérer les processus microbiens naturels agissant sur la dégradation des composés du pétrole. Les traitements physiques tels que le remaniement des sédiments (connu comme le labourage ou l’aération), les traitements chimiques et biologiques modifient les propriétés physico-chimiques des hydrocarbures pétroliers facilitant leur dégradation. En effet, nos études ont démontré les capacités de biodégradation des hydrocarbures importantes dans les sédiments côtiers (Duran et Goñi, 2010), mais la compréhension des mécanismes microbiens impliqués, les capacités génétiques et enzymatiques des microorganismes, leurs interactions, ainsi que leur fonctionnement dans les conditions redox fluctuantes sont très mal connus.
Le projet DECAPAGE se focalisera sur les communautés microbiennes des sédiments côtiers, en développant et en appliquant une approche intégrée interdisciplinaire afin d’explorer les capacités de dégradation des hydrocarbures, de comprendre l'écologie des écosystèmes sédimentaires. DECAPAGE s’attachera tout particulièrement, à obtenir des connaissances sur la dégradation des hydrocarbures par les communautés microbiennes lorsque des oscillations redox et des alternances d’oxygénation sont appliquées. Récemment, nous avons démontré que la présence d’organismes fouisseurs dans les sédiments le pétrole affecte les communautés bactériennes (Stauffert et al, 2010). Malgré cette importante restructuration l’efficacité globale de dégradation n’est pas affectée révélant la redondance fonctionnelle des activités microbiennes impliquées dans la dégradation des hydrocarbures. Ces résultats soulèvent d’importantes questions concernant la compréhension des mécanismes régissant la structuration des communautés bactériennes : Comment les communautés bactériennes répondent, s’adaptent et enfin sont capables de dégrader les hydrocarbures ? Comment la fluctuation des paramètres environnementaux, particulièrement les oscillations de concentration d’oxygène influence ce processus d’adaptation ?
L’objectif principal du projet DECAPAGE qui vise, précisément, à répondre à ces questions en caractérisant de manière exhaustive différentes communauté bactériennes montrant des capacités de dégradation similaires. Les caractéristiques des communautés bactériennes résultant de phénomènes de bioturbation seront comparées à celles de communautés bactériennes issues de traitements mécaniques correspondant à des procédés mis en place lors de marrées noires. Un intérêt tout particulier sera porté aux populations bactériennes dégradant les hydrocarbures en anaérobiose car elles sont fortement affectées par les oscillations d’oxygènes. D’un point de vue fondamental, les résultats attendus permettront de comprendre les mécanismes qui contrôlent la réorganisation des communautés bactériennes lors de la réponse d’adaptation aux hydrocarbures pétroliers. Ces résultats permettront de déterminer les régimes d’oxygénation optimaux pour obtenir une dégradation efficace des hydrocarbures pétroliers, données cruciales pour la mise en œuvre des stratégies de décontamination.