Méthylation du mercure par les microorganismes: de la cellule à l'environnement – MicroMer

Le mercure (Hg) est un polluant global qui peut se transformer en monométhylmercure (MMHg) un composé neurotoxique, bioamplifié et bioaccumulé dans les chaines trophiques. Les microorganismes régulent le niveau de MMHg directement (par méthylation de Hg inorganique (IHg) et par déméthylation de MMHg) ou indirectement (en modifiant les conditions redox jouant sur la biodisponibilité de Hg). La compréhension des processus de biotransformation de Hg dans l’environnement est une étape clé dans l’analyse du risque lié au Hg dans l’écosystème et pour la santé humaine. Il est important de développer des études à l’échelle cellulaire afin de comprendre les biotransformations de Hg en terme de déterminisme génétique, de voies de transformation et de paramètres environnementaux qui les régulent.

L’objectif de MicroMer est de caractériser les processus de méthylation du Hg et de déméthylation du MMHg au niveau cellulaire et environnemental. Au niveau cellulaire, le projet vise à déterminer: 1) la spéciation de Hg dans l’environnement cellulaire, 2) le mécanisme de reconnaissance de Hg, 3) les étapes de spéciation intracellulaire et 4) les voies d’export. Notre hypothèse est que les processus de méthylation et déméthylation sont couplés et que ces processus sont déterminés par l’import mais aussi l’export de Hg. Ainsi, le rôle dans les transformations du Hg de la distribution cellulaire du Hg et de sa spéciation dans les compartiments intra et extra cellulaires, seront déterminés. Les études seront menées sur des sulfato-réducteurs modèles, Pseudodesulfovibrio hydrargyri BerOc1 capable de méthyler le IHg et de déméthyler le MMHg et sur deux souches capables uniquement de déméthyler le MMHg, Pseudodesulfovibrio piezophilus C1TLV30 et Desulfovibrio alaskensis G20. Des mutants de BerOc1 délétés des gènes intervenant dans la reconnaissance, la méthylation et l’export de Hg seront générés. L’expression hétérologue de ces gènes dans G20 et C1TLV30 sera également réalisée. Par évolution adaptative, nous produirons des mutants de BerOc1 hyper-méthylants et hyper-déméthylants. L’impact sur 1) la méthylation et la déméthylation, 2) la spéciation et les ligands (thiols) et 3) la localisation des formes de Hg sera déterminé chez ces mutants. MicroMer explore une approche originale de travail, basée sur des résultats préliminaires solides, pour décoder les transformations du Hg. Le couplage des approches de génétique, de physiologie bactérienne, des méthodes d’imagerie (nano fluorescence X et microscopie électronique) et de spectroscopie d’absorption X et de masse est unique et innovante ; elle amènera des résultats originaux sur les transformations de Hg. Le projet MicroMer inclue également un volet environnemental permettant de définir dans quelle mesure les mécanismes décrits dans les modèles bactériens sont répandus. Par des méthodes de métagénomique et métatranscriptomique conduites sur les sédiments issus de l’Etang de Berre, d’où BerOc1 a été isolée, nous évaluerons la représentativité du mécanisme cellulaire de transformation de Hg identifié. En parallèle, nous déterminerons la diversité et l’expression des marqueurs génomiques impliqués dans la transformation de Hg ainsi que leur dynamique dans des cycles journaliers et saisonniers.

Le projet MicroMer propose l’étude des processus de transformation de Hg par les bactéries par une approche interdisciplinaire. Le projet regroupe des équipes (IPREM, MIO et BIC) qui ont développé une expertise exceptionnelle dans tous ces domaines, expertises qui seront utilisées pour répondre à des questions fondamentales. Les implications environnementales et de santé publique envisagées à partir des résultats de ce projet de recherche sont d’un intérêt majeur. Ils fourniront des informations clés sur la production de MMHg essentielles à l’évaluation du risque “mercure”, à la gestion et au développement durable.