La Famine Améliore la Survie de Bactéries Introduites dans des

Boues Activées Starvation Improves Survival of Bacteria Introduced into Activated Sludge KAZUYA WATANABE, MARIKO MIYASHITA, AND SHIGEAKI HARAYAMA Applied and Environmental Microbiology,

Sept. 2000

Benoit DRIENCOURT – 19/11/2012 M2 Microbiologie MES 2012/2013

Université de Lorraine Nancy

•  Bactéries + boue activée = î densité bactéries w Lessivage w Prédation (protozoaires)

•  Bactéries phénol-dégradantes è débarrasser les eaux usées de cette molécule corrosive pour le vivant

•  Famine de 2 jours améliore survie de R. eutropha E2 dans la boue activée w Changement hydrophobicité surface w Changements physiologiques

•  Introduction

•  Matériel w Bactérie w Boue

•  Expériences w Survie w Phénol-oxydase w Changements morphologiques et physiologiques

•  Conclusion

•  Plan

•  Isolée depuis boues activées d’une raffinerie d’huile

•  Bactérie bâtonnet Gram-négative du sol et de l’eau Classe des β-protéobacteries Respiration aérobie et anaérobie (dénitrification)

•  Fonction phénol hydroxylase grâce aux gènes poxABCDEF permettant de croître avec du phénol comme seule source de carbone

•  Cultivée sur milieu MP200 (200 mg phénol/L) et sur milieu LB

•  Ralstonia eutropha E2 •  Matériel

•  Isolée d’une station d’épuration municipale au Japon Acclimatée au phénol par un apport continu en MP200

•  Principe : bioaugmentation

î carbone organique de l’eau dans une station d’épuration ì floculation pour séparer les particules de l’effluent

•  La Boue Activée •  Matériel

•  Survie des cellules E2 dans la boue activée •  Expériences

Table 1. Inocula utilisés dans cette étude Inoculum Milieu de culture Période de famine (jours) Forme des cellules (dimensions [µm]) Motilité L-0 LB Pas de famine Cylindrique (1 sur 3—5) Vigoureuse L-2 LB 2 Ovale (1 sur 2) Quelques cellules motiles L-7 LB 7 Ronde (1) Non P-0 MP200 Pas de famine Cylindrique (1 sur 3—5) Vigoureuse P-2 MP200 2 Ronde (1) Non P-7 MP200 7 Ronde (1) Non

•  Boue activée aclimatée au phénol 20 jours avant d’être inoculée avec ces inocula au jour 0

•  Nombre total de cellules dans le réservoir d’aération durant l’étude : 3.109 à 6.109 cellules/ml

•  Les dynamiques de la population de cellules E2 furent analysées par qPCR

Croissance de E2 sur milieu (a) LB ou (b) MP200.

¢ Non affamées. u Affamées pendant 2 jours. ▲ Affamées pendant 7 jours

•  Parmi les inocula, seules les cellules P-2 ne montrent pas une rapide diminution en nombre durant les premiers jours

•  Survie des cellules E2 dans la boue activée •  Expériences

RT-PCR montrant l’expression de l’ARNm pox dans

la boue activée inoculée avec des cellules P-0 (a)

et P-2 (b).

•  P-0 : détection aux jours 0 et 1 P-2 : détection à partir du jour 1 et jusqu’au jour 7

•  L’absence de détection ensuite serait due à la baisse du nombre de cellules

•  L’ARNm pox n’a pas été détecté dans les autres inocula

•  Expression de Pox dans la boue activée •  Expériences

•  Au microscope :

Réduction de la taille des cellules, changement de la forme des cellules

et perte de motilité durant la famine

•  Croissance sur MP200 è adhésion aux résines hydrophobes

(=hydrophicité) et aux flocs de boue (=capacité d’adhésion aux flocs)

après 2 à 7 jours de famine

L’augmentation de ces caractéristiques est moins apparente pour les cellules sur LB

Figure : Pourcentages de cellules adhérant aux résines (pois) et aux flocs de boue (hachures)

•  Changements physiologiques durant la famine •  Expériences

•  Mesure des activités métaboliques durant la famine : (a) Taux de respiration (b) Activité déshydrogénase (c) Activité phénol-oxydase (non détectée pour le LB)

•  ¢ Cellules cultivées sur LB�u Cellules cultivées sur MP200

•  Influence de la quantité de réserves cellulaires ?

•  Changements physiologiques durant la famine •  Expériences

•  Durée de la famine è taux de survie en boue activée Hydrophobicité è agrégation aux flocs protecteurs

w Optimum ?

•  L’expression de phénol-oxydase semble importante pour la survie des bactéries en boue activée

w Indispensable ?

•  Expression de pox indétectable durant le 1er jour des P-2 dans la boue mais rapide renversement les jours suivants

✪ Études approfondies sur la physiologie de la survie à attendre

•  Conclusion

•  Merci de votre attention