Étude de l'échange électronique chez Clostridium pasteurianum - Effets métaboliques induits par une électrode ou Geobacter sulfurreducens

Overview & Synopsis

Les écosystèmes microbiens sont présents sur toute la surface du globe. On découvre de plus en plus leur rôle dans de nombreux environnements, réalisant tout autant de fonctions. Les cultures mixtes interviennent ainsi dans les cycles biogéochimiques, les cycles du carbone ou de l'azote, la fabrication de boissons ou d'aliments, les caries voire un « deuxième cerveau » dans l'intestin humain ! Si l'étude des microorganismes s'est souvent faite isolée dans un milieu artificiel, comprendre une bactérie sans son environnement ne permet pas de comprendre son activité réelle. Récemment, a été mis en évidence que certaines bactéries pouvaient interagir entre elles en s'échangeant des électrons. Ainsi la bactérie fermentaire Clostridium pasteurianum a pu être observée récupérer des électrons de la bactérie électroactive Geobacter sulfurreducens. Comme conséquence, la bactérie fermentaire a profondément modifié son métabolisme fermentaire. L'objectif de cette thèse a été de comprendre par quel mécanisme C. pasteurianum pouvait recevoir des électrons de son environnement et par quel mécanisme cette souche bactérienne modifiait son profil métabolique dans ce cas.Pour cela, C. pasteurianum a été cultivé au contact d'une électrode polarisée ou avec G. sulfurreducens et l'influence des paramètres opératoires sur le transfert d'électrons et le profil métabolique a été étudiée. Puis, un séquençage des ARN de C. pasteurianum a été réalisé afin de comprendre moléculairement les tenants et aboutissants de l'interaction entre C. pasteurianum et G. sulfurreducens.En termes de résultats, aucun transfert d'électrons entre C. pasteurianum et une électrode n'a pu être assurément détecté. Il semble bien y avoir une interaction entre C. pasteurianum et G. sulfurreducens, celle-ci dépendant notamment des états physiologiques des deux bactéries. Toutefois, il apparaît que le transfert d'électrons ne soit pas la cause directe du changement métabolique de C. pasteurianum. Les cobamides ont été proposées comme molécules candidates produites par G. sulfurreducens modifiant le métabolisme de la bactérie fermentaire. Bien que non avéré avec certitude, le transfert d'électrons pourrait être, du côté de C. pasteurianum, assuré par une polyferrédoxine à flavines transmembranaire, et ne compter que pour très peu dans le changement métabolique observé.Ces résultats, bien qu'ayant besoin d'expériences complémentaires de validation, permettent de mieux comprendre les écosystèmes microbiens et de proposer des pistes de contrôle métabolique de procédés de fermentation.