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Caractérisation de la diversité bactérienne d'un biofilm contaminant une usine de pâtes et papiers

Disnard, Julie (2009). Caractérisation de la diversité bactérienne d'un biofilm contaminant une usine de pâtes et papiers Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut National de la Recherche Scientifique, Maîtrise en microbiologie appliquée, 83 p.

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Résumé

L'usine de production de pâte et papier de Domtar située à Windsor, Québec, produit plusieurs tonnes de papier par année et utilise l'eau d'une rivière adjacente pour la totalité de ses procédés. L'eau blanche résultante subit des traitements physique et biologique avant d'être rejetée dans la rivière afin de respecter les normes environnementales. Dans le but de réduire le volume d'eau devant être traité, elle est réutilisée par recirculation dans la machine à papier. Une biomasse bactérienne diversifiée s'y développe car l'eau blanche contient une quantité importante de cellulose, d'hémicelluloses et d'adjuvants divers. Il y a par conséquent formation de biofilms sur l'acier inoxydable à une température variant de 35 à 50°C. En altérant la qualité du papier en formation, en accélérant la corrosion du métal et en bloquant les tuyaux, ces biofilms réduisent le rendement des machines à papier. Des biocides sont utilisés pour contrer le problème du développement bactérien semi cependant, cela engendre des coûts économiques et environnementaux importants, et n'apporte pas les résultats escomptés. Par une collaboration de Carole Beaulieu et Ryszard Brzezinski de l'Université Sherbrooke ainsi que Richard Villemur de l'INRS-Institut Armand-Frappier, l'objectif général de ce projet est d'isoler des microorganismes indigènes capables d'inhiber l'attachement des microorganismes primaires (initialement responsables de la formation des biofilms). La contribution du laboratoire du Dr Villemur est de caractériser et de faire un suivi de la diversité bactérienne du biofilm. L'hypothèse de départ était que le suivi de la diversité bactérienne pourrait être effectué à l'aide d'outils de biologie moléculaire basé sur l'ARNr 16S. Les objectifs spécifiques de ce projet étaient les suivants. Il s'agissait d'abord d'évaluer la diversité bactérienne des biofilms de l'usine de pâte et papier de Domtar, Windsor par la méthode du PCR-DGGE pendant une période d'un an. Ensuite, une génothèque des gènes de 1'ARNr 16S devait être construite pour permettre la conception de sondes spécifiques aux groupes bactériens d'intérêt. Finalement, un protocole de CARD-FISH devait être optimisé afin d'observer et de quantifier ces bactéries dans les biofilms de l'usine. Par la méthode du PCR-DGGE, nous avons noté le caractère très complexe de la flore bactérienne des biofilms de l'usine de P amp P de Domtar à Windsor. Globalement, les différents échantillons ont montré qu'il y avait une forte diversité de la flore bactérienne avec des dominances sporadiques illustrées par l'intensité des bandes sur DGGE. Nous avons aussi recherché Meiothermus sp., un genre bactérien dominant une génothèque faite sur l'eau blanche de l'usine. Les PCR spécifiques ont montré que Meiothermus sp. était présent dans 7 échantillons sur 33 quoiqu'absent de la génothèque. Si Meiothermus sp. est une bactérie primaire, il est possible qu'elle ne puisse pas survivre au cours de la maturation du biofilm. Sa présence imprévisible pourrait ainsi être expliquée. Le séquençage des gènes de 1'ARNr 16S de 77 clones représentatifs des 178 clones criblés de notre génothèque a permis de les classer en 15 catégories appartenant à différents niveaux taxonomiques. Les Chloroflexi, représentant près du cinquième des clones (21,3%), pourraient contribuer, par leur agencement en filaments, à maintenir la structure visqueuse des biofilms. La diversité bactérienne de 3 autres usines de PampP du Québec n'utilisant pas le même procédé qu'à Windsor a été étudiée par PCR-DGGE. Cependant, comme pour l'usine de Windsor, le profil bactérien n'était pas typique d'une usine mais plutôt de l'emplacement dans une usine. À partir des résultats des génothèques faites sur l'eau blanche en 2006 par Véronique Prince de l'Université de Sherbrooke et les biofilms, nous avons conçu 8 sondes spécifiques. Un protocole de CARD-FISH (Rapporteur de dépôts catalytiques en hybridation fluorescente in situ) a été optimisé et chaque cible bactérienne a pu être visualisée par CARD-FISH. La quantification par pixel des images de microscopie confocale nous a permis de comparer nos résultats de génothèque (janvier 2007) à des biofilms récoltés en juillet 2008. Les Chloroflexi étaient aussi dominants dans nos analyses de CARD-FISH (20%). Dans une perspective d'avenir, la méthode développée au cours de ce projet pourrait permettre de mesurer l'impact des microorganismes compétiteurs étudiés à l'Université de Sherbrooke sur des biofilms de laboratoire et des biofilms des usines. D'autres sondes pourraient être développées et des expériences de CARD-FISH permettraient d'étudier la flore affectée par ces bactéries inhibitrices de formation des biofilms.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Villemur, Richard
Mots-clés libres: -
Centre: Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt: 30 nov. 2015 19:55
Dernière modification: 30 nov. 2015 19:55
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/188

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