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Caractérisation et classification des nouvelles espèces Methylophaga nitratireducenticrescens et Methylophaga frappieri.

Villeneuve, Céline (2012). Caractérisation et classification des nouvelles espèces Methylophaga nitratireducenticrescens et Methylophaga frappieri. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut National de la Recherche Scientifique, Maîtrise en microbiologie appliquée, 68 p.

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Résumé

Dans le cadre de l'étude du biofilm présent dans le bioréacteur dénitrifiant du Biodôme de Montréal par le laboratoire du professeur Richard Villemur de l'Institut Armand-Frappier, deux souches bactériennes ont été isolées. Une caractérisation préliminaire des souches JAM1 et JAM7 a montrée qu'elles appartiennent au genre Methy/ophaga et que la souche JAM1 avait la capacité de réduire le nitrate. Le présent mémoire regroupe les travaux de caractérisation de ces deux souches bactériennes. L'hypothèse de départ était que les souches JAM1 et JAM7 sont deux nouvelles espèces du genre Methylophaga. L'objectif de la présente étude était de caractériser microbiologiquement, biochimiquement et génétiquement les souches JAM1 et JAM7 pour ensuite les classifier. Pour l'aspect microbiologique, la morphologie des cellules et des colonies a été observée, la coloration Gram a été effectuée et la taille des cellules a été déterminée. Pour l'aspect biochimique, trois galeries APl ont été utilisées (APl 20NE, APl ZYM et APl SOCH), différentes sources de carbones ont été testées, et les paramètres optimaux de croissance et les paramètres tolérés ont été évalués. La résistance à des antibiotiques a été déterminée. Pour l'aspect génétiqùe, un arbre phylogénique des gènes de I'ARN ribosomal (ARNr) 168 avec les espèces validées a été réalisé et le génome des 2 souches a été séquencé ainsi qu'assemblé et annoté. Une attention particulière a été portée aux gènes impliqués dans la dénitrification pour la souche JAM1 alors que de tels gènes n'ont pas été détectés pour la souche JAM7. L'appartenance des souches JAM1 et JAM7 au genre Methy/ophaga a été démontré par l'analyse du gène de I'ARNr 168 et la concordance de marqueurs chemotaxonomiques tels que les acides gras de la membrane cellulaire, le contenu mol% G+C de l'ADN, la présence de catalase et d'oxydase, et la voie métabolique utilisée pour métaboliser les composés à un carbone. Pour ce qui est des acides gras de la membrane cellulaire, les 3 acides gras majoritaires identifiés pour les 2 souches sont les mêmes, soit C1s:1w1c, C1s:o et C1a:1w6c. Ces 3 acides gras ont également été identifiés comme majoritaires chez M. alea/ica, M. aminisulfidivorans, M. murata et M. lonarensis. Les contenus en G+C des souches JAM1 et JAM7 .sont respectiv.ement 44.7 mol% et 47.9 mol% c.e qui .correspond à l'intervalle du genre Methylophaga qui est de 42,4 mol% à 50 mol%. Les 2 souches sont catalase et oxydase positives ce qui aussi le cas de toutes les espèces validées. Il a été déterminé que les 2 souches ont tous les gènes nécessaires à la voie du Ribulose-Monophosphate variant EntnerDoudoroff qui est utilisée par les espèces validées du genre Methylophaga pour assimiler les ii composés à un carbone. Les souches JAM1 et JAM7 ont été identifiées comme étant de nouvelle espèce par l'analyse de l'homologie du gène de I'ARNr 168 qui est inférieur à 97% en comparaison avec les espèces connues du genre Methy/ophaga. Les deux souches entre elles présentaient 97% d'homologie et ont été distinguées par l'analyse de leur génome entier. Les noms proposés pour les souches JAM1 et JAM7 sont Methylophaga nitratireducenticrescens et Methy/ophaga frappieri respectivement. Les paramètres de croissance optimaux des deux souches ont été déterminés via la croissance sur géloses, le dosage protéique de culture en milieu liquide et le suivi spectrophotométrique de cultures liquides. Les souches JAM1 et JAM7 présentent un pH optimal de 8 avec un écart toléré de pH 7 à 11. Elles ont un besoin pour l'ion Na+ avec une concentration optimale de 3% NaCI ainsi qu'un écart toléré de 0,5% à 10%. L'étude du profil de réduction du nitrate de la souche JAM1 a permis de déterminer que la réduction du nitrate débutait en moins de 8 heures et était optimale à des concentrations de nitrate entre 16 et 81 mM et de méthanol est entre 31 et 312 mM. L'étude du génome de la souche JAM1 a permis de constater la présence de tous les gènes nécessaires à une dénitrification complète du nitrate en azote gazeux, sauf le gène nirK qui a été trouvé tronqué. La complémentation de la souche JAM1 avec un gène nirK fonctionnel pourrait permettre d'obtenir une souche prometteuse pour un processus de dénitrification en eaux salée étant donné qu'elle est adaptée pour croître dans cet environnement. Le rôle de la souche JAM7 au sein du biofilm reste à déterminer. Elle pourrait contribuer à la formation du biofilm en produisant des exopolysaccharides et se maintenir à l'aide des traces d'oxygène.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Villemur, Richard
Mots-clés libres: -
Centre: Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt: 09 nov. 2015 19:50
Dernière modification: 09 nov. 2015 19:50
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/2784

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