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Soutenance de thèse de David RANAVA

par Webmaster - publié le , mis à jour le

David RANAVA a soutenu sa thèse intitulée

" Étude d’un consortium microbien producteur d’hydrogène : de
l’interaction inter-bactérienne au bioréacteur"

le Lundi 11 Janvier 2016, à 14 h 00, dans l’Amphithéâtre "Pierre Desnuelle" CNRS - 31 chemin Joseph Aiguier – Marseille, devant le jury composé de

* Mme. Sophie BLEVES Président du jury
* M. Alain FILLOUX Rapporteur
* M. Jean-Michel JAULT Rapporteur
* M. Jean-Philippe STEYE Examinateur
* Mme. Marie-Thérèse GIUDICI-ORTICONI Directrice de thèse

Bien qu’usuellement étudiés en culture pure, dans la nature, les microorganismes s’organisent au sein de communauté où la concertation de leur métabolisme leur permet de coloniser des endroits peu propices. La biodégradation de la matière organique nécessite un couplage métabolique étroit entre les différents microorganismes impliqués et constitue un modèle de choix pour l’étude des interactions ou les relations entre les microorganismes restent mal définis et nécessitent d’être davantage caractérisées. Par ailleurs, le décryptage des couplages métaboliques mis en place entre les différents microorganismes permettrait l’optimisation de ce processus pour la production des composés biotechnologiques comme l’hydrogène. Au cours de ce travail nous nous sommes intéressés à l’étude d’un consortium artificiel composé de Desulfovibris vulgaris Hildenborough, une bactérie à gram négatif, sulfato-réductrice et de Clostridium acetobutylicum, une bactérie à gram positif et fermentaire. Ces deux bactéries sont retrouvées dans des consortia naturels impliqués dans la dégradation de la biomasse. Nos travaux associant des approches de microbiologie, métabolisme et microscopie ont permis de démontrer l’existence d’une interaction physique et d’échange de molécules cytoplasmiques entre les deux bactéries associés à une réorientation du flux de carbone dans la bactérie C. acetobutylicum qui se traduit par une augmentation de la production d’hydrogène. Ce comportement est étroitement lié aux conditions de stress nutritionnel pour la bactérie D. vulgaris. Le stress nutritionnel, mais aussi les molécules signal jouent un rôle important dans la mise place de cette interaction physique entre les deux bactéries. Nous avons ainsi mis en évidence le rôle de molécules de type AI-2 dans la mise en place de l’interaction et découvert un inhibiteur de cette interaction, produit par D. vulgaris dans certaines conditions. Ce travail a permis d’acquérir de nouvelles connaissances sur les relations métaboliques et les interactions physiques entre les bactéries impliquées dans la biodégradation de la biomasse. Plus largement les travaux réalisés apportent un éclairage nouveau sur le comportement des bactéries gram positif et à gram négatif et leurs interactions au sein d’un consortium.

Although microorganisms are often studied in pure culture, in nature they live in communities, in which the complementarity of their metabolism allows them to colonize less favourable ecological niches. Biodegradation of organic matter requires tight metabolic coupling between the different microorganisms involved, and constitutes an ideal model for studying the interactions between them, which are still not well established and require further characterization. Furthermore, deciphering the metabolic couplings established between the partners would allow optimization of this process for production of compounds of biotechnological interest, such as hydrogen. During the course of this work we have studied an artificial consortium constituted by Desulfovibris vulgaris Hildenborough, a gram negative, sulphate-reducing bacterium, and Clostridium acetobutylicum, a gram positive and fermentative bacterium ; both of them are found in natural consortia involved in biomass degradation. Our work, using microbiological, metabolic and microscopic approaches, allowed us to show the existence of a physical interaction, with exchange of cytoplasmic molecules, between the two bacteria, and reorientation of the carbon flux in Clostridium acetobutylicum, resulting in increased hydrogen production. This behaviour is tightly linked to the nutritional stress of D. vulgaris. It is the nutritional stress and the signal molecules produced in these conditions that are crucial in the physical interaction between the two bacterial partners. We have shown the role of AI-2 type molecules in this interaction and have discovered an inhibitor produced by D. vulgaris in certain conditions. This work has allowed us to acquire new knowledge about metabolic relations and physical interactions between bacteria involved in biomass degradation. Furthermore, it contributes a new vision of the behaviour of gram positive and gram negative bacteria, and of their interactions in a consortium.