Interactions plantes-bactéries sur des substrats contaminés en cuivre

• Main Author: CUBAKA, ALFRED
• Other Authors: Meerts Pierre
• Format: Others
• Language: fr
• Published: Universite Libre de Bruxelles 2010
• Subjects: rhizosphère; endophytes; katanga; cuprophytes
• Online Access: http://theses.ulb.ac.be/ETD-db/collection/available/ULBetd-10132010-121238/

En utilisant le binôme Cupriavidus metallidurans CH34-Solanacées comme un modèle et comme un point de départ, une étude sur l'interaction entre les plantes et les bactéries sur un substrat pollué par le cuivre a été menée dans deux directions: 1 °) une étude en conditions de laboratoire sur les capacités de C. metallidurans CH34 à interagir avec Nicotiana plumbaginifolia (les solanacées) 2 °) une étude sur le terrain visant à examiner les interactions entre cuprophytes et bactéries résistantes aux métaux des régions minières du Katanga. La première partie inclut une étude in silico visant à établir un catalogue des gènes C. metallidurans CH34 potentiellement impliqués par les interactions plantes-bactéries. Ce catalogue, tout en se reposant sur le génome proche de Ralstonia solanacearum, bactérie phytopathogène de plusieurs espèces végétales appartenant principalement à la famille des Solanaceae, il n'a pas pris en compte les orthologues des gènes clés de la virulence de cette phytopathogène. Les gènes correspondants de C. metallidurans étaient situées sur les deux chromosomes et ont des orthologues dans tous les génomes séquencés des Cupriavidus / Ralstonia et dans Enterobacter sp. 638, endophyte de peuplier. L'étude transcriptomique, à l'aide de «microarray» a montré que certains de ces gènes étaient induits, notamment des gènes impliqués dans la mobilité flagellaire (comme motA) et dans la synthèse des polysaccharides extracellulaires étaient surexprimés pendant le contact entre les plantes et les bactéries, tandis que phcA (impliqué dans la détection de la densité de population et dans la conversion phénotypique) et des gènes impliqués dans la biosynthèse de pili étaient sousexprimés dans les conditions expérimentales testées. En outre, le contact avec les plantes semble avoir induit la surexpression des gènes impliqués dans la réponse de cuivre et d'autres métaux. La capacité de C. metallidurans CH34 à coloniser l'endosphere de N. plumbaginifolia a été confirmée in vitro ainsi qu'un effet de promotion de la croissance des plantes dans certaines conditions. Mais la densité de la colonisation (104-106 c.f.u/g. poids frais) est considérablement réduite dans des conditions non stériles et en l'absence de pression de sélection métallique. La deuxième partie de l'étude s'est concentrée sur la microbiologie de cuprophytes (Haumaniastrum katagense et Crepidorhopalon tenuis) dans l'arc cuprifère du Katanga: des isolats Cuprorésistants appartenant aux genres Stenotrophomonas et Sphingomonas prédominent dans la rhizosphère alors que des isolats appartenant aux genres Methylobacterium, Xanthomonas et Variovorax prédominent dans l'endosphere. Certaines de ces bactéries sont plus résistantes au Cu(II), à des concentrations minimales inhibitrices (MIC) allant jusqu'à 5 mM, que C. metallidurans CH34 (MIC: 1,5 mM) et la plupart d'entre elles résistent également aux Zn(II), Co(II) et Cd(II). Des isolats appartenant au genre Cupriavidus/Ralstonia ont été détectés dans la rhizosphère des cuprophytes ainsi que les séquences 16S rDNA de C. metallidurans ont été également détectées dans l'ADN total extrait des cuprophytes. La détection via la réaction de la polymérase en chaîne (PCR) de gènes de résistance au cuivre correspondant à des protéines periplasmiques a confirmé la présence dans les bactéries cuprorésistantes, principalement de copA et dans une moindre mesure celle de copK. Mais les gènes homologues de copA et de copK n'ont pas été détectés dans tous les bactéries du genre Methylobacterium dont les membres ont été pourtant les plus résistants aux métaux. Certaines bactéries isolées sont capables d'interagir avec le système hormonal végétal et quelques unes semblent également manifester un effet de promotion de la croissance des plantes. Les premières tentatives d'élaboration de protocoles de reinoculation des bactéries endophytic cuprorésistantes dans Haumaniastrum katagense ont été effectués. La biologie moléculaire et l'écologie des interactions plantes-bactéries et des mécanismes de résistance métallique décrits dans ce travail peuvent préparer la voie à de nouvelles applications en bioremédiation (phytostabilization / phytoextraction de métaux toxiques).