Nouveaux microorganismes thermophiles prokaryotes anaérobes et leurs enzymes hydrolytiques - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement Access content directly
Theses Year : 2007

Nouveaux microorganismes thermophiles prokaryotes anaérobes et leurs enzymes hydrolytiques

Abstract

Les sources chaudes du Kamchatka et de la région du Lac Baïkal ont été des sites d'isolement des procaryotes thermophiles dotés d'activités hydrolytiques. Les tubes contenant des polymères servant de substrats (cellulose, agarose, chitine, caséine, albumines alpha et bêta-kératines) ont été remplis avec de l'eau de source et incubés in situ (Uzon Caldera, Kamtchatka, sources chaudes 70 à 80°C). L'analyse DGGE des gènes 16S ARN après la PCR de l'ADN isolé de ces cultures enrichies in situ a démontré grâce à l'utilisation d'amorces spécifiques que la partie bactérienne des communautés microbiennes se développant sur des sucres consistait de représentants des genres Caldicellulosiruptor et Dictyoglomus et celle hydrolysant des protéines des genres Fervidobacterium et Caldanaerobacter. L'analyse DGGE effectuée après une PCR avec des amorces spécifiques d'archaea- et Crenarchaeota- a démontré que les archaea étaient majoritairement apparentées aux clones non cultivés de phylum Crenarchaeota. Huit cultures pures de microorganismes thermophiles hydrolytiques ont été obtenues de ces cultures in situ et ont été caractérisées. Cinq de ces isolats ont été définis comme de nouvelles espèces. La souche 1507-9 dégradant l'agarose se développait à 80°C et sa croissance a été suivie par la solubilisation du substrat. Les cellules de la souche 1507-9 ont une forme filamenteuse et appartiennent au genre Dictyoglomus. Les souches cellulolytiques 2002 et 108 avec des cellules sous forme de bâtonnets se développaient à 70°C et appartiennent respectivement aux nouvelles espèces Caldicellulosiruptor kronotskyensis et Caldicellulosiruptor hydrothermalis. Un autre isolat cellulolytique avec de minces cellules filamenteuses se développant aussi à 70°C, appartient au genre Dictyoglomus. Les souches cellulolytiques produisent des cellulases extracellulaires. Leurs activités ont été mesurées en appliquant la méthode DNS. Deux bactéries protéolytiques isolées des sources chaudes du Baïkal (Thermoanaerobacter sp., souche 1004)et du Kamchatka ('Caldanaerobacter proteolyticus', souche 1523-1) présentant des cellules sous forme de bâtonnets, se développaient d'une manière optimale respectivement à 65 et 70°C quand on utilisait l'albumine, la gélatine, la caséine, l'alpha-kératine (et la bêta-kératine dans le cas de Thermoanaerobacter sp.) comme sources de carbone et d'énergie. Le troisième isolat protéolytique 1221n était un archaeon hyperthermophile classifié comme l'espèce nouvelle 'Desulfurococcus kamchatkensis'. Les cellules de cette souche étaient sous forme de cocci de 1 µm de diamètre, se développant de façon optimale à 80-85°C sur de l'albumine, de la gélatine et de l'alpha-kératine utilisés comme susbtrats. Les nouveaux isolats protéolytiques Thermoanaerobacter sp. et 'C. proteolyticus' produisaient des protéases extracellulaires à sérine de haute masse moléculaire (respectivement environ 150 et environ 200 kDa) capables de dégrader les kératines, comme cela a été démontré par zymogrammes avec de l'alpha-kératine comme subsrat. L'activité de ces deux enzymes a été considérablement amplifiée par le SDS (10 à 50 fois en fonction de la souche étudiée).Les deux protéases étaient actives en présence de 10% d'éthanol ou d'acétone (20% et 15% d'activité résiduelle en comparaison avec les témoins sans solvant, respectivement dans le cas des souches 1523-1 et 1004). La souche 'Desulfurococcus kamchatkensis' présentait une enveloppe cellulaire attachée et une protéinase à sérine de haute masse moléculaire (environ 115 kDa) possédant une activité kératinolytique. Des expériences environnementales ont montré que les bactéries thermophiles démontrant des activités hydrolytiques représentaient généralement des espèces connues. Néanmoins, une partie significative de la diversité des archaea hyperthermophiles aux activités hydrolytiques était entièrement inconnue jusqu'à présent. Dictyoglomus sp. est le premier microorgnisme agarolytique connu dans le phylum Dictyoglomi. Les nouvelles kératinases ont des propriétés nouvelles qui peuvent être très intéressantes pour les recherches et les applications futures.
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Dates and versions

tel-02819230 , version 1 (06-06-2020)

Identifiers

  • HAL Id : tel-02819230 , version 1
  • PRODINRA : 37098

Cite

Ilya Kublanov. Nouveaux microorganismes thermophiles prokaryotes anaérobes et leurs enzymes hydrolytiques. Food engineering. Université de Nantes; Russian Academy of Sciences (Moscow), 2007. Russian. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02819230⟩

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