Bioprospection de micro-organismes extrêmophiles pour lutter contre la pollution de l’environnement

Résumé

L’isolement des microbes résistants aux métaux lourds des sources géothermiques est un sujet brûlant pour le développement de biosystèmes de bioremédiation et de surveillance de l’environnement. Cette étude fournit une approche méthodologique pour isoler et identifier les bactéries tolérantes aux métaux lourds des sources chaudes.

Résumé

Les sources géothermiques sont riches en divers ions métalliques en raison de l’interaction entre la roche et l’eau qui a lieu dans l’aquifère profond. De plus, en raison de la variation saisonnière du pH et de la température, une fluctuation de la composition des éléments est périodiquement observée dans ces environnements extrêmes, influençant les communautés microbiennes environnementales. Les micro-organismes extrêmophiles qui se développent dans les cheminées thermiques volcaniques ont développé des mécanismes de résistance pour gérer plusieurs ions métalliques présents dans l’environnement, participant ainsi à des cycles biogéochimiques métalliques complexes. De plus, les extrêmophiles et leurs produits ont trouvé un ancrage important sur le marché, et cela est vrai en particulier pour leurs enzymes. Dans ce contexte, leur caractérisation est fonctionnelle au développement de biosystèmes et de bioprocédés pour la surveillance de l’environnement et la bioremédiation. À ce jour, l’isolement et la culture en laboratoire de micro-organismes extrêmophiles représentent encore un goulot d’étranglement pour exploiter pleinement leur potentiel biotechnologique. Ce travail décrit un protocole simplifié pour l’isolement des micro-organismes thermophiles des sources chaudes ainsi que leur identification génotypique et phénotypique à travers les étapes suivantes: (1) Échantillonnage de micro-organismes à partir de sites géothermiques (« Pisciarelli », une zone volcanique de Campi Flegrei à Naples, Italie); (2) Isolement des micro-organismes résistants aux métaux lourds; 3° l’identification des isolats microbiens; (4) Caractérisation phénotypique des isolats. Les méthodologies décrites dans ce travail pourraient être généralement appliquées également pour l’isolement des micro-organismes d’autres environnements extrêmes.

Introduction

Les environnements extrêmes de notre planète sont d’excellentes sources de micro-organismes capables de tolérer des conditions difficiles (température, pH, salinité, pression et métaux lourds)^1,2, étant l’Islande, l’Italie, les États-Unis, la Nouvelle-Zélande, le Japon, l’Afrique centrale et l’Inde, les zones volcaniques les mieux reconnues et étudiées 3,4,5,6,7,8,9 . Les thermop....

Protocole

1. Échantillonnage des micro-organismes des sites géothermiques

1. Choisissez le site d’échantillonnage en utilisant comme critère des endroits avec la température et le pH souhaités. Mesurez les paramètres physiques à l’aide d’une sonde thermocouple numérique, en l’insérant dans les piscines ou les boues sélectionnées.
2. Prélever 20 g d’échantillons de sol (dans ce cas, de la boue dans le site hydrothermal de Pisciarelli Solfatara), en les ramassant avec une cuillère stérilisée. Prélever au moins deux échantillons pour chaque site choisi.
3. Mettez les échantillons dans des tubes de polypropylène stériles de 50 mL et fermez immé....

Résultats

Site d’échantillonnage
Ce protocole illustre une méthode d’isolement des bactéries résistantes aux métaux lourds d’une source chaude. Dans cette étude, la région de Pisciarelli, un environnement géothermique acido-sulfidique, a été utilisée comme site d’échantillonnage (figure 1). Cet écosystème est caractérisé par l’écoulement de fluides sulfureux agressifs dérivés des activités volcaniques. Il a été démontré que les communautés microbiennes dans les sys.......

Discussion

Les sources chaudes contiennent une diversité inexploitée de microbiomes aux capacités métaboliques tout aussi diverses¹². Le développement de stratégies d’isolement des micro-organismes capables de convertir efficacement les métaux lourds en composés moins toxiques¹⁰ représente un domaine de recherche d’intérêt croissant dans le monde entier. Cet article vise à décrire une approche simplifiée pour le dépistage et l’isolement des microbes ayant la capacité de résister aux p.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Ampicilline	Sigma Aldrich	A9393
Aura Mini	bio air s.c.r.l.		Capot biologique
Bacitracine	Sigma Aldrich	B0125
Chlorure de cadmium	Sigma Aldrich	202908
Chloramphénicol	Sigma Aldrich	C0378
Ciprofloxacine	Sigma Aldrich	17850
Chlorure de cobalt	Sigma Aldrich	C8661
Chlorure	de cuivreSigma Aldrich	224332
Erythromycine	Sigma Aldrich	E5389
Service extérieur	DSMZ		Institut Leibniz DSMZ-Collection allemande de micro-organismes et de cultures cellulaires GmbH Kit de purification de l’ADN
génomique	Thermo Scientific	#K0721
Sulfate de kanamycine	Sigma Aldrich	60615
MaxQTM 4000 Agitateur orbital de paillasse	Thermo Scientific	SHKE4000
Chlorure de mercure	Sigma Aldrich	215465
Spectrophotomètre NanoDrop 1000	Thermo Scientific
Chlorure de nickel	Sigma Aldrich	654507
Orion Star A221 PH-mètre portable	Thermo Scientific	STARA2218
Sodium (meta) arsénite	Sigma Aldrich	S7400
Arséniate de sodium dibasique heptahydraté	Sigma Aldrich	A6756
Chlorure	de sodium Sigma Aldrich	S5886
Streptomycine	Sigma Aldrich	S6501
Tétracycline	Sigma Aldrich	87128
Tryptone BioChemica	Applichem Panreac	A1553
Vancomycine	Sigma Aldrich	PHR1732
Extrait de levure pour la biologie moléculaire	Applichem Panreac	; A3732