Les niches microbiennes au service de la bioremédiation et de la bioaugmentation – MINI2BIO

Développer des méthodes durables et économiques pour restaurer efficacement les environnements pollués est urgent à l'ère de l'Anthropocène. Les approches de bioremédiation basées sur le métabolisme microbien des polluants organiques ont donné des résultats contrastés jusqu'ici. L’utilisation en conditions réelles de micro-organismes dégradant efficacement les polluants en laboratoire reste particulièrement incertaine. Le projet MINI2BIO propose d'évaluer expérimentalement et de prédire le succès opérationnel de micro-organismes pour la restauration d'environnements pollués (bioremédiation), en exploitant les concepts fondamentaux de l’écologie à l'aide des techniques de la microbiologie moléculaire environnementale.

La déshalogénation a été choisie comme fonction de bioremédiation pour fournir la preuve de concept de l'approche proposée, sur la base de l’expertise sur le sujet de la coordinatrice du projet et de l'équipe hôte, notamment en ce qui concerne la dégradation bactérienne du dichlorométhane (DCM), un polluant cancérigène prioritaire. La prévalence de sites multicontaminés par des composés halogénés en France renforce la pertinence du projet.

Les objectifs de MINI2BIO sont doubles. Premièrement, le projet examinera la vulnérabilité de la fonction de déshalogénation face à des dérangements spécifiques, tels l'exposition à différents biocides et les modifications du contenu en eau typiques du dérèglement global. Les liens entre la vulnérabilité de cette fonction et la taille de la niche écologique de chaque population définie par les approches omiques seront évalués. Deuxièmement, MINI2BIO explorera comment la connaissance de la taille et de la position relative de la niche écologique de chaque population microbienne dans une communauté peut fournir de nouvelles informations utiles pour guider la sélection des micro-organismes appropriés pour une bioaugmentation efficace.

La stratégie proposée, basée sur l’intégration de données omiques environnementales, fournira une description des niches écologiques de chaque population microbienne, de leur taille et de leur chevauchements in situ, en vue d'une application directe dans les projets de bioaugmentation. Dans le WP1, les populations microbiennes dégradant le DCM et de nouveaux isolats associés à quatre environnements (sol, aquifères, sédiments côtiers et boues activées) sous différentes conditions de tension en oxygène seront caractérisés. Leur niche écologique et leur position dans le continuum allant des généralistes aux spécialistes seront déterminées sur la base de leur contenu génomique, déterminé par analyses génomique et métagénomique. Dans le WP2, les conséquences de perturbations sur la fonction de déshalogénation seront évaluées sur les communautés caractérisées au WP1. Les caractéristiques mesurées au niveau de la communauté et des populations, en particulier la taille des niches fondamentales et réalisées, seront déterminées avant et après dérangement, et les corrélations avec la vulnérabilité de la fonction de bioremédiation seront identifiées. Comme aspect particulièrement innovant du projet, le WP3 explorera comment différents types de relations de niche, allant de niches disjointes au chevauchement et à l'inclusion de niches, peuvent conditionner le succès des approches de bioaugmentation. Pour cela, un pipeline combinant des outils bioinformatiques de pointe sera mis en œuvre et permettra de déterminer in situ les niches écologiques des populations microbiennes à partir d'analyses omiques.

En résumé, MINI2BIO propose une stratégie originale, encore inexplorée et fondée sur l’écologie, pour améliorer la bioremédiation. Cela permettra de développer et de promouvoir la biorestauration durable de sols et d'aquifères dégradés par des contaminants organiques, conformément à l'ODD n° 15 "vie terrestre" des Nations Unies.