Les communautés bactériennes d’environnements radioactifs naturels et anthropisés : discrimination des facteurs environnementaux les structurant et caractérisation des mécanismes d’interaction d’isolats indigènes avec l’uranium

Résumé: L’étude des communautés bactériennes provenant de milieux enrichis ou contaminés en radionucléides permet de mieux comprendre l’effet de la radioactivité sur ces communautés. Les bactéries qui se développent dans ces environnements sont soumises à des pressions de sélection, résultant d’une adaptation à ces conditions extrêmes. En particulier, certaines bactéries interagissent avec les radioéléments selon divers mécanismes (biosorption, bioaccumulation, biominéralisation et bioréduction), entraînant dans certains cas une modification de la spéciation des radioéléments, les rendant moins mobiles, moins biodisponibles et donc moins toxiques. Les sources minérales naturellement radioactives constituent des écosystèmes intéressants pour comprendre comment les populations bactériennes de ces sources se sont adaptées à des niveaux élevés de radioactivité naturelle et chronique à très long terme. D’autre part, une contamination en uranium d’une zone humide située à l’aval d’un ancien site minier permettrait également d’observer si une exposition depuis un laps de temps plus court (dernières décennies) a entraîné une modification de la diversité bactérienne dans cet environnement. Les objectifs de cette thèse portaient sur la caractérisation des communautés bactériennes peuplant ces deux environnements, en complément des paramètres physicochimiques de ces sites d’études, afin de déterminer si les radionucléides, par rapport à d’autres paramètres environnementaux, sont des « drivers » de la composition des communautés bactériennes. Ces travaux ont permis de démontrer que des communautés bactériennes spécifiques étaient corrélées aux concentrations en radionucléides, dont l’uranium, dans ces deux environnements. Plusieurs de ces OTUs identifiées pourraient intervenir dans la biogéochimie des radionucléides, dont l’uranium, et présenteraient des fonctions similaires ou complémentaires leur permettant de se développer dans ces environnements extrêmes. En outre, la compréhension des mécanismes d’interaction mis en place par des isolats indigènes de ces deux sites, avec l’uranium, permettrait d’évaluer l’impact de ces bactéries sur la biodisponibilité de cet élément dans l’environnement. Deux souches apparentées à Shewanella sp. et Serratia fonticola, isolées de ces deux environnements, ont démontré la capacité à éliminer l’uranium en solution, la première principalement par biosorption, et la deuxième par biominéralisation de l’uranium grâce à la libération d’orthophosphate à partir d’une source de phosphate organique, médiée par son activité phosphatase. Enfin, des études exploratoires ont été réalisées en vue d’utiliser la souche apparentée à Serratia fonticola pour l’élimination d’uranium.

Mots-clés : Sources minérales radioactives, Ancien site minier d’uranium, Composition communautés bactériennes, Isolats bactériens, Interactions bactérie-uranium

Directrices de thèse: Claire Sergeant (CR CNRS, Bordeaux) et Clarisse Mallet (MCU, UCA).