thèse Benslama Ouided - bu.umc.edu.dz · Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique ... mon cher frère Oussama et mon époux Malik qui ont toujours

Rpublique Algrienne Dmocratique et Populaire Ministre de lEnseignement Suprieur et de la Recherche Scientifique

Universit Constantine 1

Facult des Sciences de la Nature et de Vie Dpartement de Microbiologie

N de srie :

N dordre :

Thse Prsente pour lobtention du Diplme de Doctorat 3me cycle LMD

En Biotechnologies microbiennes, Gnomes et Environnement

Par

OuidedOuidedOuidedOuided Benslama Benslama Benslama Benslama

Isolement et caractrisation des bactries capables de dgrader

l'herbicide Glyphosate et optimisation des conditions de culture

pour une dgradation plus efficace

SoutenueSoutenueSoutenueSoutenue : : : : le 26 / 05/ 2014

Devant le jury

Prsident : Mihoubi Ilhem Pr. Universit Constantine 1 Directeur de thse : Boulahrouf Abderrahmane Pr. Universit Constantine 1 Examinateurs : Karam Noureddine Pr. Universit dOran Houhamdi Moussa Pr. Universit de Guelma "8 Mai 1945" Guechi Abdelhadi Pr. Universit de Stif 1 "Ferhat Abbas"

Anne universitaire 2013/2014

Remerciements

i

J'exprime mes profonds remerciements mon directeur de thse, le

Professeur Boulahrouf Abderrahmane, pour son encadrement, pas

seulement durant ces cinq annes de thse mais durant tout mon

parcourt universitaire. Merci pour ses conseils aviss, pour sa

disponibilit et ses encouragements.

Je tiens remercier le professeur Mihoubi Ilhem pour avoir accept de

juger ce travail et pour linsigne honneur quelle me fait en acceptant

de prsider le jury de ma thse.

Je remercie galement les professeurs Karam Noureddine, Houhamdi

Moussa et Guechi Abdelhadi qui m'ont fait l'honneur d'accepter d'tre

rapporteurs de mon travail. Qu'ils en soient sincrement remercis.

Mes remerciements vont aussi au Professeur Michel Drancourt de

l'Universit Aix-Marseille, Unit des Rickettsies, Facult de Mdecine,

Marseille, France qui a accept de maccueillir au sein de son

laboratoire.

Je voudrais adresser de sincres remerciements au docteur Haitham

Elbir de l'Universit Aix-Marseille, qui a suivi de trs prs la partie de

biologie molculaire et bioinformatique de ma thse. Il m'a fait part de

ses petits secrets de laboratoire et m'a donn de trs bons conseils qui

au fil de nos discussions ont fait progresser ma rflexion.

Je suis trs reconnaissance au Dr Vronique Roux de l'Universit Aix-

Marseille, pour sa disponibilit et ses conseils qui ont aussi beaucoup

contribu au bon droulement de cette thse.

Remerciements

ii

Mes remerciements sadressent au Dr Sirwan de l'Universit Aix-

Marseille, qui ma fait profiter de ses connaissances sur la plate forme

Biolog Omnilog.

Un merci particulier mon amie trs chre Soumaya, qui je dois

vraiment beaucoup, je te remercie pour ton soutien, ton chaleureux

accueil Marseille, tes encouragements, ta patience et encore bien

plus... Merci dtre l a tout moment.

Je tiens galement remercier toute lquipe du laboratoire de Gnie

microbiologique et application, Sarah, Dallel, khaled, Merime,

Mouna, Billel et en particulier Fatah qui rpond toujours prsent

lorsque javais besoin daide.

Je nai pas oubli de remercier mes joyeux compagnons de route. Un

grand grand grand merci a mes amies Wafa, Kaouthar, Hind, Amira,

Zineb, Sanna et Merime pour leur amiti et les moments inoubliables

quon a pass ensemble tout au long de notre parcourt.

Une pense particulire pour mes surs Ikram et Yousra, mon cher

frre Oussama et mon poux Malik qui ont toujours t dun soutien

inconditionnel, et surtout, dune tolrance (presque) sans limites mes

humeurs. Sans vous, rien naurait t possible, et je vous en remercie.

Mes derniers remerciements, mais pas les moindres vont mes parents

Ahlem et Rabai qui ont t mes meilleurs enseignants, et auxquels je

dois tout ce que jai actuellement. Je leur ddie ma thse.

Valorisations

iii

Les travaux de thse ont donn lieu des publications et des communications dans le cadre

de sminaires.

Articles

Accept :

Isolation and characterization of glyphosate-degrading bacteria from different soils of

Algeria. Ouided Benslama and Abderrahmane Boulahrouf. African Journal of Microbiology

Research. Vol. 7(49), pp. 5587-5595. (Impact factor : 0,54)

Impact of glyphosate application on the microbial activity of two Algerian soils.

Ouided Benslama and Abderrahmane Boulahrouf. International journal of current

microbiology and applied sciences. Vol. 2 (12), pp. 628-653. (Impact factor : 1,59)

En cours :

Enterobacter biskrae sp. nov. and Enterobacter zibanae sp. nov., two glyphosate-

degrading bacteria isolated from soil in Biskra, Algeria. Ouided Benslama, Veronique Roux,

Haitham Elbir, Abderrahmane Boulahrouf and Michel Drancourt

Sminaires

Isolement et caractrisation de bactries capable de dgrader lherbicide glyphosate a partir de

trois sols algriens base sur lanalyse gnotypique, phnotypique et la MALDI TOF. Ouided

Benslama et Abderrahmane Boulahrouf. Communication par affiche. 9me journes

scientifiques de microbiologie, Hammamet, 15- 17 Novembre 2013.

Impact de l'application du glyphosate sur l'activit microbienne de deux sols algriens.

Benslama Ouided, Boulahrouf Abderrahmane. Communication par affiche. 25me Congrs

de lAssociation Tunisienne des Sciences Biologiques (ATSB) Hammamet- Tunisie du 24

au 27 Mars 2014.

Table des matires

iv

Table des matires

Liste des tableaux et des figures.......viii

Introduction gnrale...1

Synthse bibliographique.7

1. Gnralits sur les pesticides..8

1.1. Dfinition dun pesticide.........................8

1.2. Composition et formulation.8

1.3. Classification des pesticides....9

1.3.1. Classification chimique.9

1.3.2. Classification biologique.10

1.4. Mode daction des pesticides.11

2. Comportement et devenir des pesticides dans lenvironnement...12

2.1. Apport des pesticides et leur rtention dans le sol.....12

2.2. Les interactions molculaires de ladsorption sol/pesticides....13

2.3. La mobilisation des pesticides...13

2.4. La dgradation des pesticides....14

3. Lherbicide glyphosate......15

3.1. Gnralits.........15

3.1.1. Structure chimique..15

3.1.2. Mode daction.....15

3.1.3. Les spcialits commerciales base de glyphosate....16

3.1.4. Les adjuvants du glyphosate.......17

3.2. Comportement du glyphosate dans le sol..17

4. Dgradation microbienne des pesticides......18

4.1. Gnralits....18

Table des matires

v

4.2. Facteurs de croissance des microorganismes dgradants..19

4.3. Mcanismes de la dgradation microbienne......21

4.4. Les principales ractions de la dgradation biotique et les enzymes impliques dans la dgradation....25

4.5. Dgradation du glyphosate....28

4.5.1. La dgradation chimique.28

4.5.2. La photodgradation ..28

4.5.3. La dgradation biologique..29

5. Impact du glyphosate sur la microflore du sol.....31

6. Les microorganismes dgradant les composs organophosphors (OP)......32

Chapitre 1 : Isolement et identification des souches dgradant le glyphosate......37

1. Introduction..38

2. Matriel et mthodes....39

2.1. Sites de prlvement.....39

2.2. Echantillonnage......39

2.3. Enrichissement et isolement des souches dgradant le Glyphosate.....40

2.4. Identification phnotypique.....40

2.4.1. Le systme API...40

2.4.2. La spectromtrie de masse par dsorption-ionisation laser assiste par matrice-Temps de vol (Matrix-assisted Laser-Desorption/Ionisation. Time Of Flight Mass Spectrometry) (MALDI TOF)..41

2.4.3. La sensibilit aux antibiotiques...42

2.4.4. Le systme de plaques phnotypiques : Phenotype MicroArrays (PM) (Biolog-Omnilog)...42

2.5. Identification phylognique..46

2.5.1. Amplification et squenage du gne de lARNr 16S...46

2.5.2. Amplification et squenage du gne rpoB47

2.5.3. Amplification et squenage du gne hsp60...48

Table des matires

vi

2.5.4. Amplification et squenage du gne gyrB.....48

2.5.5. Amplification et squenage du gne dnaJ.48

2.5.5. Analyse des Squences...48

3. Rsultats et discussion..50

3.1. Identification des isolats....50

3.2. Analyse phnotypique des deux nouvelles espces Enterobacter biskrae sp. nov. et Enterobacter zibanae sp. nov. par le systme des plaques phnotypiques (PM) Biolog-Omnilog....83

4. Conclusion....91

Chapitre 2 : Biodgradation du glyphosate et son effet sur lactivit microbienne du sol......94

1. Introduction..95

2. Matriel et mthodes97

2.1. Cintique de biodgradation du glyphosate...97

2.1.1. Prparation des inocula...97

2.1.2. Suivi de lvolution de la biomasse des diffrents isolats..97

2.2. Optimisation des conditions de culture des deux souches reprsentatives de la dgradation du glyphosate97

2.2.1 Effet des nutriments.98

2.2.2. Effet de la temprature98

2.2.3. Effet du pH..98

2.2.4. Effet de la concentration initiale du glyphosate..99

2.3. Effet du glyphosate sur lactivit microbienne du sol99

2.3.1. Les sols dtude.. 99

2.3.2. Caractristiques physico-chimiques des chantillons.....99

2.3.3.Traitement des sols.100

2.3.4. Analyse microbiologique du sol...100

2.3.4.1. Dnombrement des microorganismes....100

Table des matires

vii

2.3.4.2. La respiration basale du sol (SBR)....100

3. Rsultat et discussion..102

3.1. Suivie de lvolution de la biomasse des diffrentes souches en prsence du glyphosate comme seule source de carbone ou de phosphore..102

3.2. Effet des facteurs abiotiques sur lutilisation du glyphosate par les deux souches Pseudomonas putida et Enterobacter zibanae sp. nov.....104

3.3. Effet du glyphosate sur la lactivit microbienne du sol..111

3.3.1. Caractristiques physico-chimiques des sols111

3.4. Effet du glyphosate sur la respiration microbienne..113

4. Conclusion..115

Conclusion gnrale..117

Rfrences bibliographiques....121

Annexes..146

Annexe 1 : Produits et milieux de cultures.....147

Annexe 2 : Tableaux complmentaires...149

Listes des figures et des tableaux

viii

Listes des figures

Figure 1. La structure chimique de la forme acide du glyphosate

Figure 2. Voies de dgradation biologique du glyphosate

Figure 3. tapes didentification par spectromtrie de masse de type MALDI-TOF partir

dune colonie bactrienne.

Figure 4. tapes dinoculation des PM partir dune suspension bactrienne.

Figure 5. Phases exprimentales de la technique des plaques phnotypiques (PM). Pour

dterminer le profil phnotypique d'une souche bactrienne, une suspension cellulaire est

prpare et inocule sur des plaques PM. Les plaques PM sont incubes dans le systme

PM OmniLog (incubateur et lecteur). La rduction du colorant ttrazolium engendre la

formation d'une couleur pourpre qui est enregistre par une camra CCD toutes les 15 min

et fournit des informations quantitatives et des cintiques de la rponse des cellules dans

les plaques PM.

Figure 6. Etapes de lidentification phylognique

Figure 7. Spectre de masse de Arph1. Les spectres obtenus partir de 11 colonies

individuelles ont t compars et un spectre de rfrence a t gnr.

Figure 8. Antibiogramme de lisolat Arph1 sur milieu MH2

Figure 9. Spectre de masse de Arph2. Les spectres obtenus partir de 11 colonies


Figure 10. Antibiogramme de lisolat Arph2 sur milieu MH2

Figure 11. Spectre de masse de Frglu. Les spectres obtenus partir de 11 colonies


Figure 12. Antibiogramme de lisolat Frglu sur milieu MH2

Figure 13. Spectre de masse de Frph. Les spectres obtenus partir de 11 colonies

individuelles ont t compars et un spectre de rfrence a t gnr

Figure 14. Antibiogramme de lisolat Frph sur milieu MH2

Figure 15. Spectre de masse de Bisglu. Les spectres obtenus partir de 11 colonies


Figure 16. Antibiogramme de lisolat Bisglu sur milieu MH2

Figure 17. Arbre phylognique de type Neighbor-joining bas sur des squences du gne

de lARNr 16S de diffrentes souches dEnterobacteriacae. Pour examiner la validit de

larbre NJ, 1000 rpliques bootstrap ont t utiliss.


ix

Figure 18. Spectre de masse de rfrence de Bisph1. Les spectres obtenus partir de 11

colonies individuelles ont t compars et un spectre de rfrence a t gnr

Figure 19. Spectre de masse de rfrence de Bisph2. Les spectres obtenus partir de 11

colonies individuelles ont t compars et un spectre de rfrence a t gnr.

Figure 20. La coloration de Gram de lisolat Bisph1.

Figure 21. La coloration de Gram de lisolat Bisph2.

Figure 22. Microscopie lectronique de transmission de Bisph1 en utilisant un 268D Morgani

(Philips) une tension de fonctionnement de 60 kV. La barre d'chelle reprsente 1000 nm.

Figure 23. Microscopie lectronique de transmission de Bisph2 en utilisant un 268D Morgani

(Philips) une tension de fonctionnement de 60 kV. La barre d'chelle reprsente 1000 nm.

Figure 24. Rsultat de la galerie Api 20 E des isolats Bisph1 en haut et Bisph2 en bas.

Figure 25. Rsultat de la galerie Api 50CH des isolats Bisph1 gauche et Bisph2 droite.

Figure 26. Rsultat de la galerie API ZYM des isolats Bisph1 en haut et Bisph2 en bas.

Figure 27. Antibiogrammes des isolats Bisph1 ( gauche) et Bisph2 ( droite) sur milieu

MH2


de lARNr 16S de diffrentes souches de la famille dEnterobacteriacae. Pour examiner la

validit de larbre NJ, 1000 rpliques bootstrap ont t utiliss.


de rpoB de diffrentes souches de la famille des Enterobacteriacae. Pour examiner la



de hsp60 de diffrentes souches de la famille des Enterobacteriacae. Pour examiner la



de gyrB de diffrentes souches de la famille des Enterobacteriacae. Pour examiner la



de dnaJ de diffrentes souches de la famille des Enterobacteriacae. Pour examiner la


Figure 33. Arbre phylognique de type Neighbor-joining bas sur la concatnation des

gne l'ARNr 16S, hsp60, rpoB, gyrB, et DnaJ de diffrentes souches de la famille des


x

Enterobacteriacae. Pour examiner la validit de larbre NJ, 1000 rpliques bootstrap ont t

utiliss.

Figure 34. Voie de la respiration couple la physiologie cellulaire.

Figure 35. Analyse des PM1 (en haut), PM2A (en bas) de la souche Enterobacter biskrae

sp. nov. Le tableau gauche comprend les donnes relatives la plaque PM (type de

plaque, heure, date et type dorganisme). Le tableau droite en haut prsente la rponse de

la souche pour les diffrentes sources prsentent dans chaque puits. Au milieu une photo

relle de la plaque en couleur. Le tableau en bas prsente les valeurs donnes par le logiciel

Omnilog concernant le taux de respiration dans chaque puits.

Figure 36. Analyse des PM1 (en haut) , PM 2A (en bas) de la souche Enterobacter

zibanae sp. nov.

Figure 37. Reprsentations graphiques du mtabolisme de la souche Enterobacter biskrae

sp. nov. et son profil phnotypique de sensibilit. Les tableaux sont des reprsentation des

diffrentes plaques PM 96 puits. Au sein de chaque reprsentation, le temps de la

parcelle est sur l'axe des x par rapport la valeur OmniLog sur l'axe des y. Chaque plaque

est identifie par un numro de plaque dans la partie suprieure gauche du tableau qui

identifie les tests phnotypiques pour chaque tableau. Les plaques sont arranges selon

lordre PM1A, PM2A, PM10, PM11, PM12, PM13, PM14, PM15, PM16. PM1 et PM2

contiennent des tests de carbone. PM10 contient le test de pH. Les puits tmoins ngatifs

pour les essais d'utilisation de substrats mtaboliques sont en position A1 de PM1 et 2A.

PM11-16 contiennent des tests de sensibilit chimique. Une carte complte du contenu de

chaque puits peut tre consulte sur les Tableaux complmentaires (1,2 et 3).

Figure 38. Reprsentations graphiques du mtabolisme de la souche Enterobacter zibanae

sp. nov. et son profil phnotypique de sensibilit.

Figure 39a. Cintique de croissance de P.pudida, E. cloacae, R.aquatilis, E. biskrae sp.

nov. et E. zibanae sp. nov. en prsence de glyphosate comme seule source de phosphore.

Figure 39b. Cintique de croissance de E. cloacae and S. marscecens en prsence de

glyphosate comme seule source de carbone.

Figure 40. Cintique de croissance de la souche Pseudomonas putida en prsence du

glyphosate comme seule source de phosphore avec diffrents nutriments.

Figure 41. Cintique de croissance de la souche Enterobacter zibanae sp. nov. en prsence du

glyphosate comme seule source de phosphore avec diffrents nutriments.


xi

Figure 42. Cintique de croissance de la souche Pseudomonas putida en prsence de

glyphosate comme seule source de phosphore et de glutamate (0,1% p/v) des tempratures

diffrentes.

Figure 43. Cintique de croissance de la souche Enterobacter zibanae sp. nov. en prsence de

glyphosate comme seule source de phosphore et dextrait de levure (0,1% p/v) des

tempratures diffrentes.

Figure 44. Cintique de croissance de la souche Pseudomonas putida en prsence de

glyphosate comme seule source de phosphore et de glutamate (0,1% p/ v), 30C, diffrents

pH.

Figure 45. Cintique de croissance de la souche Enterobacter zibanae sp. nov. en prsence de

glyphosate comme seule source de phosphore et dextrait de levure (0,1% p/v) 30C,

diffrents pH.

Figure 46. Effet de diffrentes concentrations de glyphosate sur la croissance de la souche

Pseudomonas putida.

Figure 47. Effet de diffrentes concentrations de glyphosate sur la croissance de la souche

Enterobacter zibanae sp. nov.

Figure 48. Dispositif de lexprimentation de la respiration basale

Figure 49. Evolution du dioxyde de carbone des deux sols forestiers et Saharien avec et sans

traitement par le glyphosate


xii

Liste des tableaux

Tableau 1. Les microorganismes isols dgradant les composs organophosphors. Le

symbole entre parenthses aprs le mode de dgradation reprsente le type d'lment nutritif

que le pesticide fournit aux microorganismes dgradant. C, le carbone ; N, l'azote ; P, le

phosphore. ND, non dfini

Tableau 2. Squences des diffrentes amorces utilises dans lamplification et le squenage

des gnes ARNr 16S, rpoB, hsp60, gyrB et dnaJ.

Tableau 3. Proprits morphologiques et biochimiques des diffrent isolats. (+) isolat positif;

(-) isolat ngatif.

Tableau 4. Test de sensibilit aux antibiotiques des diffrents isolats. (S) sensible ; (R)

rsistant ; (-) non test.

Tableau 5 . Test API 20 pour les isolats Bisph1 et Bisph 2

Tableau 6 . Test API 50 CH pour les isolats Bisph1 et Bisph 2

Tableau 7. Test API ZYM pour les isolats Bisph1 et Bisph 2

Tableau 8. Test de sensibilit aux antibiotiques des deux isolats Bisph1 et Bisoh 2. (S)

sensible ; (R) rsistant ; (R/S) intermdiaire.

Tableau 9. Les caractristiques phnotypiques qui distinguent les membres du genre Enterobacter (Grimont et Grimont , 2005) Tableau 10. Caractristiques physico-chimique des sols forestier et Saharien Tableau 11. Type et nombre de microorganismes dtects dans le sol Saharien et forestier avant et aprs incubation pendant 30 jours avec et sans ajout de glyphosate Tableau complmentaire 1. Ractions biochimiques des souches Enterobacter biskrae sp.

nov. et Enterobacter zibanae sp. nov. dans les MicroPlaques PM1, PM2A du Biolog aprs

48 heures. (+) croissance ; (-) pas de croissance.

Tableau complmentaire 2. Tests de pH des souches Enterobacter biskrae sp. nov. et

Enterobacter zibanae sp. nov. dans la MicroPlaque PM10 du Biolog. (+) croissance;

(-) pas de croissance.

Tableau complmentaire 3. Tests de sensibilit des deux souches Enterobacter biskrae sp.

nov. et Enterobacter zibanae sp. nov. dans les MicroPlaques PM11C- PM16A du Biolog.

R rsistante, S sensible. R/S intermdiaire

Introduction gnrale

Introduction gnrale

1

Introduction gnrale

La prise de conscience de la ncessit de protger les cultures est certainement

simultane la naissance de lagriculture (Schiavon , 1978). Depuis le Nolithique, lHomme

tire sa subsistance principale de lagriculture. Il apprend au fur et mesure promouvoir les

espces exploites et contrer leurs comptiteurs. Quelle soit avant ou aprs la rcolte, la

lutte contre les nuisibles des cultures se fit dabord par des procds physiques et manuels,

puis par des mthodes chimiques. Homre et Pline lAncien relatent respectivement

fumigations soufres et usage de larsenic comme insecticide. Au Moyen Age, lutilisation de

sels darsenic est relate contre les Fourmis.

Empiriques, ces tentatives contre les ravageurs furent en gnral peu efficaces. Il faut

attendre lemploi, en 1763, de jus de tabac sur des pchers infests de pucerons pour attribuer

un rsultat convaincant un traitement organique sur une culture. Jusqu la premire moiti

du XXme sicle, les produits phytosanitaires sont essentiellement des drivs minraux

(arsenic contre le doryphore de la pomme de terre aux Etats-Unis, sulfate de cuivre contre le

mildiou de la vigne en France) ou vgtaux (rotnone issue des racines de Derris malaisien

ou Lonchocarpus amricain, pyrthre issue des fleurs de chrysanthme) (Calvet et al., 2005).

partir de 1931 apparaissent les pesticides organiques de synthse tels que les

organochlors dont le DDT (dichlorodiphnyltrichlorothane) (Mouchet, 1994). Cependant,

afin de pouvoir pntrer dans les organismes combattre, les pesticides doivent franchir des

barrires lipidiques (cuticule des plantes, chitine des insectes et des myctes). Pour cela, des

formulations trs lipophiles difficilement dgradables sont dabord recherches. Ces

caractristiques mmes amenrent ces pesticides saccumuler dans les corps gras et les

tissus riches en lipide, notamment chez lHomme, et polluer durablement les sites traits

(produits rmanents). Lorsque ce phnomne a t constat, dautres pesticides, plus toxiques

et donc daction plus rapide mais plus rapidement dgrads, furent promus: les

organophosphors comme le malathion (1950). Bientt, des pesticides plus spcifiques furent

labors, tantt en copiant des pesticides dorigine vgtale (pyrthrinoides, 1974), tantt en

stimulant les dfenses naturelles des plantes (phosthyl-aluminium, 1977) mais surtout peu

lipophiles (glyphosate, ammonium quaternaires) (Tissut et al., 2006).

Introduction gnrale

2

Depuis cette date, la consommation des pesticides est toujours en croissance. De 140

tonnes de pesticides en 1940, la consommation lchelle mondiale est passe en 1997

600 000 tonnes. Ainsi en 1991, environ 23 400 produits pesticides taient enregistrs par

lAgence de Protection de lEnvironnement aux Etats-Unis (UIPP, 2007).

Aujourdhui, ce sont plus de 500 matires actives qui sont utilises dans

lenvironnement et la consommation annuelle est estime environ 4 millions tonnes au

niveau mondial. Seulement environ 1% de cette quantit arrive directement sur les parasites

cible, tandis que prs de 30 50% de la quantit peut tre perdue dans lair (Gavrilescu,

2005 ; Gil et Sinfort, 2005).

Lutilisation intensive des produits phytosanitaires entraine galement diffrentes

pollution des eaux et des sols. Cette contamination est rgie par plusieurs facteurs, les

proprits physico-chimiques et hydrauliques des sols, les proprits des pesticides et le mode

dapplication (Gavrilescu, 2005 ; Schieweck et al., 2007). De part leurs caractristiques

physico-chimiques, ces composs prsentent des dangers pour lenvironnement et les

organismes vivants. Ils entrent dans la chaine alimentaire, et finissent, termes, par menacer

la sant humaine.

Ce travail de recherche sinscrit dans le contexte de pollution des sols par les

molcules xnobiotiques qui par dfinition sont des substances possdant des proprits

toxiques mme de trs faibles concentrations. Bien que ces xnobiotiques puissent tre

dorigine naturelle et utiliss dans le cadre de la comptition inter-espces (Coleman et al.,

1997), une majorit a une origine anthropique. Une pollution est dfinie comme une

introduction dans lenvironnement (air, eau, sol) de substances portant atteinte la sant

humaine et aux cosystmes. Elle est essentiellement lie aux activits humaines. Ainsi, la

rvolution industrielle entame au XIXme sicle a largement contribu ltat de pollution

actuel de notre environnement. La prise de conscience des atteintes lenvironnement nest

que relativement rcente puisque le premier meeting international sur les sols pollus na eu

lieu quen 1985 au Pays Bas. Ce fut loccasion de reconnatre le besoin de comprendre les

processus lorigine de ces pollutions et de trouver des moyens possibles de dpollution

(Assink and Van den Brink, 1986). Les pollutions du sol sont dorigine industrielle, agricole

ou urbaine et ces diffrentes sources entranent la prsence de nombreuses molcules

xnobiotiques diffrentes. Ainsi, les polluants organiques dorigine agricole incluent les

fertilisants et les pesticides.

Introduction gnrale

3

Il est donc primordial de mettre en uvre des moyens de dpollution des sites

contamins. Leur rhabilitation peut tre ralise par traitement physico-chimique sur

site ou aprs excavation des sols. Ces techniques sont coteuses et non respectueuses

des cosystmes. Cependant, pour certains polluants organiques (les hydrocarbures et certains

solvants chlors), une approche par bioremdiation peut tre envisage. Elle utilise le pouvoir

purateur des microorganismes de lenvironnement et prsente lavantage dtre peu invasive

et moins onreuse.

Les bactries prsentes dans presque tous les types de biotopes rencontrs sur terre

sont les organismes les plus ubiquitaires de notre plante. Elles peuvent tre isoles du sol,

des eaux douces, marines ou saumtres, de lair, des profondeurs ocaniques, des dchets

radioactifs (Fredrickson et al., 2004), de la crote terrestre, sur la peau et dans lintestin des

animaux, mais elles peuvent galement tre rencontres dans des environnements plus

extrmes tels que des lacs sals, des banquises, des sources deau chaude, des sols arides, etc.

Nous estimons que le nombre de cellules bactriennes dans la biosphre se situerait

entre 4 et 6 1030 (Whitman et al., 1998), reprsentant une grande partie de la biomasse de

notre plante. Les bactries ont une importance considrable dans les cycles biogochimiques

comme par exemple dans ceux du carbone ou de lazote avec un rle fondamental dans la

fixation de lazote atmosphrique, fonction qui a beaucoup t tudie depuis plusieurs

dizaines dannes (Vitousek, 1991).

La capacit des bactries htrotrophes dgrader une large varit de composs

organiques est exploite pour le traitement des sols pollus dans des stratgies de

bioremdiation ou pour le traitement des eaux uses (Furukawa, 2003). Des bactries sont

galement utilises dans les fosses septiques pour en assurer l'puration.

La biodgradabilit de certaines familles de pesticides a t bien tudie. Ainsi, la

biodgradation des hydrocarbures mono-aromatiques ou BTEX (benzne, tolune,

thylbenzne et les trois isomres du xylne, para-, ortho- et meta-) est bien documente. De

nombreux microorganismes arobies, capables de les utiliser, ont t isols et les voies de

dgradation ainsi que les enzymes impliques sont connues. Par contre, la biodgradabilit

dautres familles chimiques est mal connue. Ce manque de connaissances est soit li au fait

que des tudes approfondies nont pas t conduites, soit la difficult isoler des

microorganismes dgradant ces produits.

Introduction gnrale

4

En Algrie, comme ailleurs, les agriculteurs utilisent abondamment les pesticides. En

consquence, le risque de pollution des ressources en eau par les rsidus de produits

phytosanitaires est susceptible dtre trs lev. Mme si lactivit agricole sefforce

maintenant de prsenter une image de qualit et de prservation du milieu environnemental.

Parmi les produits phytosanitaires disponibles sur le march Algrien, le Roundup

(glyphosate) est lherbicide le plus utilis lchelle mondiale (Amand et Jacobsen, 2001).

Etant un herbicide facile demploi, efficace et de faible cot, il a t appliqu massivement, en

rsultant une contamination chronique des sols, des eaux souterraines et de surface.

Le territoire Algrien est caractris par un cosystme mditerranen au Nord, aride

au Sud et une rgion intermdiaire semi-aride. Malgr lutilisation intensive du glyphosate en

Algrie dans ces diffrents cosystmes, aucune recherche n'a porte sur l'isolement des

bactries capables de dgrader cet herbicide des sols Algriens et sur leur ventuelle activit

et/ou adaptation contre ces molcules.

Plusieurs souches bactriennes qui taient capables de dgrader le glyphosate ont t

isoles, la plupart de ces bactries ont t isoles partir de sites dj traits par l'herbicide.

Cependant, il ya peu de rapports sur l'isolement de bactries provenant de sites non traits et

aucun rapport de bactries dgradant le glyphosate isoles des sols Sahariens. Les rapports

prcdents ont t principalement axs sur le dpistage des bactries pour leur capacit

dgrader le glyphosate. Cependant, les tudes exhaustives sur la rgulation physiologique

dans les cellules bactriennes sont plutt rares (Shushkova et al., 2012). Ainsi, l'optimisation

des conditions de culture est importante pour comprendre cette rgulation physiologique, et

l'identification de ces conditions rendra possible de savoir quels facteurs peuvent tre

appliqus pour les bactries dans les sols au cours de la bioremdiation. La plupart des

informations sur l'effet non-cible du glyphosate proviennent des tudes sur des sols agricoles.

La connaissance de la rponse des microorganismes des sols forestiers au glyphosate est

limite, et aucune tude traitant la rponse des microorganismes des sols Sahariens na t

faite au paravent.

Dans ce contexte, et dans la mesure o la contamination des sols Algriens par le

glyphosate est avre, nous avons choisi cette molcule pour mener notre tude, qui sarticule

autour dun axe principal, savoir ltude des souches bactriennes capables de dgrader le

glyphosate pour une ventuelle application biotechnologique dans une stratgie de

Introduction gnrale

5

bioremdiation . Afin de prendre en compte la diversit des sols Algriens, nous avons retenu

pour notre tude trois sols diffrents, un sol forestier, un sol agricole de Constantine et un sol

Saharien de Biskra. Ces sols aux proprits physico-chimique contrastes, sont reprsentatifs

des rgions arides et semi-arides.

Pour isoler des bactries capables de dgrader lherbicide glyphosate, un ensemble

dexprimentations sera mis en uvre. Le processus dexprimentation est bas sur

laugmentation progressive de la concentration initiale en glyphosate dans le milieu de culture

contenant ce compos comme seule source de carbone ou de phosphore afin de crer une

tension slective o seules les bactries qui rsistent au glyphosate et peuvent lutiliser reste

dans le milieu.

Pour lidentification des souches, ventuellement, isoles, les caractristiques

gnotypiques et phnotypiques de ces souches seront analyses en utilisant plusieurs

techniques.

Considrant, la variabilit de la capacit de dgradation des microorganismes, nous

entreprendront, dans un premier temps, une tude de la dgradation du glyphosate par les

diffrentes souches isoles, purifies et identifies en conditions de culture contrles en

mesurant la turbidimtrie des milieux de culture, afin de comparer la croissance des

diffrentes souches testes et trouver parmi elles les souches les plus performantes. Dans un

deuxime temps certaines conditions de cultures pour ces souches seront tudies afin de les

optimiser dans le but de fournir une efficacit maximale de la dgradation du glyphosate.

Enfin, les effets secondaires du glyphosate sur lactivit microbiologique du sol

forestier et du sol Saharien seront dtermins par lvaluation de la composition des

microorganismes cultivables et de la respiration basale avant et aprs traitement par

lherbicide. Cette exprimentation devait nous renseigner sur les risques cologiques du

glyphosate. Lutilisation de deux terres diffrentes devrait galement nous permettre

dapprcier linfluence des caractres physico-chimiques du sol sur limpact du glyphosate sur

lactivit microbienne du sol.

Les rsultats de ces travaux font lobjet de deux chapitres successifs prcds dune

tude bibliographique abordant dun cot les principales espces microbiennes isols jusqu

maintenant capables de dgrader les composs organophosphors et plus particulirement le

glyphosate ainsi que leur mcanismes de dgradation. Et dun autre cot, les principaux

Introduction gnrale

6

travaux raliss sur limpact du glyphosate sur la microflore du sol. Enfin, dans la conclusion

gnrale, nous tenterons de mettre en avant les points importants apports par notre travail,

ainsi que nos futures perspectives.

Etude bibliographique

tude bibliographique

8

1. Gnralits sur les pesticides

1.1. Dfinition dun pesticide

Selon le Code de conduite de la FAO sur la distribution et lutilisation des pesticides

(Version novembre 2002), un pesticide est une substance ou association de substances

destine repousser, dtruire ou combattre les ravageurs, y compris les vecteurs de maladies

humaines et animales, et les espces indsirables de plantes ou danimaux .

Dun point de vue rglementaire, nous distinguons les pesticides utiliss

principalement pour la protection des vgtaux que nous appelons produits phyto-

pharmaceutiques (directive 91/414/CE) ou plus communment produits phytosanitaires et

dautres dnomms biocides (directive 98/8/CE). Par exemple, un insecticide sera un produit

phytosanitaire sil est utilis sur du bl mais un biocide ds lors quil est utilis sur du bois de

charpentes (Devillers et al., 2005).

De manire plus concise, les produits phytosanitaires, sont dfinis comme des

substances dont les proprits chimiques contribuent la protection des plantes cultives et

des produits rcolts, ils amliorent ainsi la fois la quantit et la qualit des denres

alimentaires. Leur composition et leur structure sont trs varies, de sorte que leurs proprits

physiques, chimiques et biologiques le sont aussi, ce qui explique leurs multiples usages, leurs

dangers, ainsi que les difficults rencontres pour dcrire et prvoir leur devenir dans les sols

(Gariido Frenich et al., 2004).

1.2. Composition et formulation

Les produits phytosanitaires contiennent une ou plusieurs substances chimiques

minrales ou organiques, synthtiques ou naturelles. Ceux utiliss aujourdhui sont, la plupart,

de nature organique dont un petit nombre est extrait ou driv des plantes.

Les formulations sont en gnrale composes dune ou plusieurs substances actives et

dun ou plusieurs adjuvants. La substance active exerce une action gnrale ou spcifique sur

les organismes nuisibles ou sur les vgtaux ; cest elle qui confre au produit leffet dsir.

Ladjuvant quant lui est une substance dpourvue dactivit biologique juge suffisante dans

la pratique, mais capable de modifier des proprits physiques, chimiques ou biologiques des


9

produits phytosanitaires. Il renforce lefficacit, la scurit du produit et sa facilit

dutilisation (ACTA, 2006 ).

La formulation correspond, aussi, la forme physique sous laquelle le produit

phytopharmaceutique est mis sur le march. Obtenue par le mlange des matires actives et

des adjuvants, elle se prsente sous une multitude de formes, solides ou liquides. La teneur en

matire active sexprime en g/l pour les formulations liquides et en pourcentage (%) pour les

formulations solides. La dose demploi en produit commercial sexprime en l/ha pour des

formulations liquides et en kg/ha (ou parfois en g/ha) pour les formulations solides. La dose

demploi en matire active sexprime toujours en g/ha. (Coulibaly, 2005).

1.3. Classification des pesticides

Les pesticides disponibles aujourdhui sur le march sont caractriss par une telle

varit de structures chimiques, de groupes fonctionnels et dactivits biologiques que leur

classification est complexe. Dune manire gnrale les pesticides peuvent tre classs selon

deux faons: selon les organismes vivants viss et selon leurs caractristiques chimiques.

1.3.1. Classification chimique

Il existe trois catgories de pesticides.

- les pesticides inorganiques

Il nexiste plus dinsecticides inorganiques et un seul herbicide est encore employ,

aujourdhui, comme dsherbant total, le chlorate de sodium. Lessentiel des pesticides

inorganiques sont des fongicides base de soufre et de cuivre.

- les pesticides organo-mtalliques

Ce sont des fongicides dont la molcule est constitue par un complexe dun mtal

tel que le zinc et le manganse et dun anion organique dithiocarbamate. Des exemples de ces

pesticides sont le mancozbe (avec le zinc) et le manbe (avec le manganse) (Calvet et al.,

2005).


10

- les pesticides organiques

Il existe actuellement plus de 80 familles ou classe chimiques mais leur appellation

sont parfois arbitraires. Les principales familles chimiques de pesticides identifis par des

groupes datomes constituant une fonction chimique particulire sont : les acides

carboxyliques, les amines, les carbamates, les thiocarbamates, les htrocycles azots, les

azoles, les organophosphors, les pyrthrinoides, les ures substitues, les sulfonylures, les

uraciles et les diphnyles ther (Pesticide Manual, 1995).

1.3.2. Classification biologique

Selon les organismes vivants viss, nous distinguons plusieurs catgories de

pesticides dont les principales sont les insecticides, les fongicides et les herbicides.

- Les herbicides

Les herbicides reprsentent les pesticides les plus utiliss dans le monde, toutes

cultures confondues. Ils sont destins liminer les vgtaux rentrant en concurrence avec les

plantes protger en ralentissant leur croissance. Les herbicides possdent diffrents modes

daction sur les plantes, ils peuvent tre des perturbateurs de la rgulation dune hormone de

croissance telle que lauxine, de la photosynthse, des inhibiteurs de la division cellulaire, de

la synthse des lipides, de la cellulose ou des acides amins.

- Les fongicides

Les fongicides permettent quant eux liminer ou limiter le dveloppement des

champignons parasites des vgtaux. Ils peuvent agir diffremment sur ces organismes, soit

en inhibant le systme respiratoire ou la division cellulaire, soit en perturbant la biosynthse

des strols, de lARN polymrase ou de ladnosine dsaminase.

- Les insecticides

Les insecticides sont utiliss pour la protection des plantes contre les insectes. Ils

interviennent en les liminant ou en empchant leur reproduction, diffrents types existent :

les neurotoxines, les insecticides agissant sur la respiration et les insecticides interfrant sur

la mise en place de la cuticule.


11

Outre, ces trois familles mentionnes ci-dessus, dautres peuvent tre cites en

exemple : les acaricides, contre les acariens ; les nmanticides, contre les vers du groupe de

nmatodes ; les rodonticides, contre les rongeurs ; les taupicides, contre les taupes ; les

molluscicides, contre les limaces et escargots ou encore les corvicides et corvifuges,

respectivement contre les corbeaux et les autres oiseaux ravageurs de culture (ACTA, 2006).

1.4. Mode daction des pesticides

Il existe plusieurs types dactions essentiels, mais quel que soit le produit et son

activit biologique, il est important de bien distinguer et connaitre les deux phases essentielles

de son action : son transport jusquau rcepteur et son action sur celui-ci.

1.4.1. Transport jusquau rcepteur

La substance active doit parvenir un rcepteur cellulaire en traversant les structures

externes de la plante ou de linsecte.

Le franchissement de la couche de protection, cire ou cuticule des plantes, chitine des

insectes, ncessite en gnral que les molcules actives soient liposolubles. Certaines

substances actives pntrent galement par les stomates des feuilles, mais chez les

dicotyldones sont un inconvnient important parce quils se trouvent la face inferieure des

feuilles.

Le passage des produits phytosanitaires systmiques dans les parois cellulaires se fait

par la sve de la plante (plante protger dans le cas des insecticides et des fongicides,

adventices liminer dans le cas des herbicides) ; les insecticides circulent, galement, dans

lorganisme cible jusquau rcepteur par lhmolymphe ; les rodonticides circulent dans le

sang des rongeurs viss. Ces deux phases du transport ncessitent que la substance active soit

galement suffisamment hydrosoluble (ACTA, 2002).

1.4.2. Action sur le rcepteur

Parvenue dans la cellule, la molcule agit sur un rcepteur pharmacologique, par

exemple pour prendre la place dun mdiateur naturel indispensable au bon fonctionnement

de lorganisme, soit pour lactiver de manire anormale, soit pour le bloquer (cas le plus

frquent). Elle doit donc avoir une structure dtermine qui lui permette dtre reconnue par le


12

site actif du rcepteur et dinteragir avec celui-ci. La gomtrie de la molcule, et donc sa

strochimie, sont alors essentielles. Elle doit aussi avoir des fonctions complmentaires de

celles du rcepteur. Le produit actif neutralise donc un rcepteur et bloque une fonction vitale.

(ACTA, 2002).

2. Comportement et devenir des pesticides dans lenvironnement

2.1. Apport des pesticides et leur rtention dans le sol

Lapport des pesticides dans le sol plusieurs origines :

- leur emploi des fins de protection des plantes, des animaux, de lhomme, des btiments et

dhabitations usages agricole,

- leur stockage et leur limination en tant que produits non utiliss ou comme rsidus dans des

emballages,

- les rejets dans lenvironnement loccasion de diverses manipulations au cours du

remplissage et du nettoyage des appareils de traitement,

- les dversements accidentels,

- les dpts dorigine atmosphrique.

Apport dans le sol, un pesticide peut tre retenu par les minraux et la matire

organique, transport dans leau et dans lair et transform des degrs divers jusqu' sa

complte dgradation. Ces processus contribuent au devenir des pesticides et sont le rsultat

des plusieurs phnomnes qui interviennent simultanment ou successivement. Le devenir

dun pesticide dans le sol dpend de quatre facteurs gnraux : le climat, le sol, les proprits

molculaires et les pratiques agricoles (Calvet et al., 2005).

La rtention est un processus qui immobilise plus au moins longtemps les molcules

de pesticides ou de leurs produits de transformation, quelles soient dissoutes ou ltat

gazeux ; cest pourquoi nous parlons aussi dimmobilisation. Cest le transfert dun compos

de la phase liquide ou gazeuse vers la phase solide imputable des phnomnes physico-

chimique dadsorption et de dsorption rversibles ou irrversibles (Mamy, 2004).


13

2.2. Les interactions molculaires de ladsorption sol/pesticides

Les interactions molculaires de ladsorption sol/pesticides peuvent tre classes en

liaisons ioniques et/ou sorption par change dions, liaisons de coordination entre des atomes

donneurs des pesticides (azote ou oxygne) et les atomes accepteurs (mtaux de transition ou

cations changeables), liaisons hydrogne, liaisons de Van Der Waals (Flogeac, 2004). Les

Facteurs influenant ladsorption dun pesticide par le sol sont: la temprature, les pH du sol

et de l'eau, la distribution de taille des particules et la surface spcifique des solides, le rapport

sol/eau, les proprits physiques de ladsorbant, et la composition du sol (matire organique,

argile ou autre constituant, etc.) (Chafik, 2002).

Une tude sur ladsorption de trois herbicides (atrazine, terbutryne et lacide 2,4-

dichlorophnoxyactique) sur 55 matriaux terreux issue de sols de composition et dorigine

trs varies, montre que le mcanisme dadsorption dpend de la nature des sols :

- les sols riches en matire organique adsorbent tous les pesticides non ioniques en grande

quantits,

- les pesticides cationiques sont trs adsorbs par les sols contenant beaucoup de minraux

argileux (montmorillonite et vermiculite surtout) et de matire organique,

- les pesticides anioniques sont trs adsorbs par les sols riches en oxydes et hydroxydes

mtalliques (Barriuso et Calvet, 1992).

2.3. La mobilisation des pesticides

La rtention prend fin par la libration (ou la mobilisation) des molcules suite des

modifications de la structure de la phase solide ou de la composition de la phase liquide. La

concentration dune solution dun pesticide mis en contact avec un solide adsorbant diminue

la suite de ladsorption dune partie du solut. Aprs certain temps plus au moins long selon la

vitesse de la raction, la concentration devient constante et le systme solution liquide est

alors lquilibre. Si, ensuite, la concentration de la solution est diminue par la dilution de la

phase liquide, lquilibre thermodynamique est rompu. Le systme volue nouveau vers un

nouvel quilibre, en provoquant le passage dans la solution dune certaine quantit de

pesticides, ce passage est le phnomne de dsorption. Il se produit chaque fois que la


14

concentration de la solution au contact de la phase solide adsorbante est diminue jusqu' une

limite qui dpend des caractristiques de ladsorption (Calvet et al., 2005).

2.4. La dgradation des pesticides

La dgradation des pesticides est un processus cl du devenir des pesticides dans le sol et

joue un rle majeur dans leur dissipation et leur limination des milieux naturels. Elle est due

de nombreuses transformations chimiques qui modifient la composition et la structure des

molcules apportes au sol. Ces modifications peuvent tre limites llimination dun

groupe fonctionnel, conduire divers produits de transformation et aller jusqu' la complte

dgradation avec la production de molcules minrales (minralisation). Toute une srie de

molcules intermdiaires entre la molcule initiale et les molcules finales peuvent ainsi tre

produites (Calvet et al., 2005). Dans certains cas les mtabolites peuvent tre plus toxiques

et/ou persistants que le pesticide lui-mme (Schiavon, 1988 ; Benoit, 1994 ; Remde et

Traunspurger, 1994 ; Mansour et al., 1999 ; Tixier et al., 2002). Seule, la minralisation des

pesticides conduit leur limination totale des milieux naturels, ce qui lui donne une trs

grande importance environnementale (Calvet et al., 2005). Les transformations chimiques

responsables de la dgradation sont de nature abiotique et biotique.

Les transformations abiotiques sont dues des ractions chimiques qui ne sont pas

catalyses par des systmes enzymatiques (photoractions, des ractions doxydation, de

rduction, dhydrolyse et de conjugaison). La dgradation reprsente le plus souvent la

principale cause de la dissipation des pesticides, sauf pour ceux qui sont trs volatils.

La dgradation biotique a lieu dans les milieux naturels comme les sols, les sdiments et

les eaux mais elle peut aussi se produire dans les organismes vgtaux ou animaux (Calvet et

al., 2005). La microflore (les champignons, les algues, les protozoaires et les bactries) de ces

milieux est lorigine de la dgradation biotique.

3. Lherbicide glyphosate

3.1. Gnralits

3.1.1. Structure chimique

Le glyphosate, ou N-phosphonomthyl glycine, est un herbicide driv dun acide amin,

la glycine, appartenant la famille des

en 1970 par un groupe de scientifiques de lentreprise Monsanto et a t commercialis pour

la premire fois en 1974 sous lappellation de

de lactivit herbicide du glyphosate nest pas le f

remarqu une faible activit herbicide en prsence de composs chimiquement proches du

glyphosate et avait de ce fait mis en place une stratgie de synthse en cherchant amliorer

lactivit herbicide (Alibhai et Stallings, 2001). Le glyphosate est un acide faible, sa formule

chimique est la suivante :

Figure 1. La structure chimique de la forme acide du glyphosate

Cest une molcule non plane en zigzag (Knuuttila et Knnutila, 1985), qui se distingue

par la prsence de deux groupements acides, lun carboxylique, lautre phosphonique, et un

groupement amine. Le glyphosate est amphotre, ainsi il peut tre porteur dune charge

positive, tre globalement neutre ou tre porteur dune ou plusieurs charges n

lui donne dimportante proprits de former des complexes avec des ions mtalliques (Glass,

1987 ; Subramaniam et Hoggard, 1988

Morillo et al., 2000).

3.1.2. Mode daction

Le glyphosate est absorb par les feuilles et transport par le phlome jusqu'au

extrmits des racines et la rhizosphre (Sprankle

des acides amins aromatiques en se liant lenzyme EPSPS (5

phosphate synthtase) (Tomlon, 1995


15

glyphosate

phosphonomthyl glycine, est un herbicide driv dun acide amin,

la glycine, appartenant la famille des organophosphors (Malik et al., 1989)


us lappellation de Roundup (Williams et al., 2000). La dcouverte

de lactivit herbicide du glyphosate nest pas le fruit du hasard; lquipe de chercheurs avait



et Stallings, 2001). Le glyphosate est un acide faible, sa formule

La structure chimique de la forme acide du glyphosate

non plane en zigzag (Knuuttila et Knnutila, 1985), qui se distingue

ar la prsence de deux groupements acides, lun carboxylique, lautre phosphonique, et un


positive, tre globalement neutre ou tre porteur dune ou plusieurs charges n


; Subramaniam et Hoggard, 1988 ; McBride et Kung, 1989 ; Maqueda

est absorb par les feuilles et transport par le phlome jusqu'au

extrmits des racines et la rhizosphre (Sprankle et al., 1975c) o il bloque la biosynthse

des acides amins aromatiques en se liant lenzyme EPSPS (5-2-Enolpyruvyl

synthtase) (Tomlon, 1995 ; Roberts, 1998). Cette enzyme est majoritairement


phosphonomthyl glycine, est un herbicide driv dun acide amin,

., 1989). Il fut dcouvert


, 2000). La dcouverte

ruit du hasard; lquipe de chercheurs avait



et Stallings, 2001). Le glyphosate est un acide faible, sa formule

non plane en zigzag (Knuuttila et Knnutila, 1985), qui se distingue

ar la prsence de deux groupements acides, lun carboxylique, lautre phosphonique, et un


positive, tre globalement neutre ou tre porteur dune ou plusieurs charges ngatives, ce qui


; Maqueda et al., 1998 ;

est absorb par les feuilles et transport par le phlome jusqu'au

1975c) o il bloque la biosynthse

Enolpyruvyl-shikimate-3-

Cette enzyme est majoritairement


16

situe dans les chloroplastes (Blachburn et Boutin, 2003). Le dficit en acides amins

aromatiques entraine larrt de la synthse des protines et de la formation de certains

composs phnoliques (Cole, 1985). La cessation de la croissance qui dcoule est alors suivie

de ncrose des tissus qui aboutit la mort de la plante. signaler que cette voie de

biosynthse des acides amins aromatiques nest pas prsente dans le rgne animal (Williams

et al., 2000 ; Solomon et Thompson, 2003).

Le glyphosate est efficace sur la quasi-totalit des plantes annuelles ou vivaces (Franz,

1997). Il fait partie des pesticides les plus utiliss en terme de volume (Solomon et Thompson,

2003). Non slectif, il possde un large spectre daction c'est--dire quil tue toutes les

cultures sur lesquelles il est appliqu (Smith et Oehme, 1992 ; Solomon et Thompson, 2003).

Les usages autoriss du glyphosate sont nombreux : Il est trs utilis en agriculture

(technique de culture sans labours, application en pr-mergence, destruction des

interculturels, culture de plantes gntiquement modifies rsistantes), plantations, forts,

amnagement des espaces vert, viticulture, vergers, aquaculture, entretien des voiries (routes,

vois ferrs) (Giesy et al., 2000). Les dose agronomiques homologues varient entre 0,34 et 1,2

Kg ha-1 pour les espces annuelles et entre 1,12 et 4,48 kg ha-1 an-1 pour les espces prennes

(Carlisle et Trevors, 1988 ). Reddy (2000) a observ que les mauvaises herbes sont dtruites

55% avec 0.56 kg ha-1 et 98% avec 4.48% kg ha-1.

3.1.3. Les spcialits commerciales base de glyphosate

Le glyphosate est utilis principalement sous forme de sels (isopropylamine,

trimethylsulfonium, sodium ou ammonium) de manire le rendre plus soluble dans leau. Le

glyphosate constitue la matire active la plus souvent utilise dans les dsherbants non

rmanents. Les spcialits commerciales prsentes sur le march sont nombreuses: lAmeg

(CFPI Nufarm), le Cargly (Cardel), le Cosmic (Calliope), le Tchao (BHS), le Nomix

(Monsanto), le Rodeo (Monsanto) ou encore le Roundup (Monsanto) qui est la gamme de

dsherbants base de glyphosate la plus utilise et celle laquelle nous nous sommes

intresss. Les produits Roundup contiennent du glyphosate sous forme de sel

disopropylamine.


17

3.1.4. Les adjuvants du glyphosate

Les adjuvants utiliss dans les formulations de glyphosate sont des surfactants. Ils

permettent la pntration du glyphosate dans la plante. Sans surfactant, seul 10% de la

quantit de glyphosate pntre dans la plante. Ces surfactants sont donc indispensables afin

doptimiser lactivit biologique des sels de glyphosate.

Le polyoxythylne amine (Polyethoxylated tallow amine ou POEA) est le principal

surfactant prsent dans la gamme des produits Roundup. Cest un adjuvant cationique (Smith

et Oechme, 1992 ; Williams et al., 2000). De nombreuses tudes montrent que le POEA est

plus toxique que le glyphosate (Folmar et al., 1979 ; Mitchell et al., 1987 ; Servizi et al.,

1987 ; Adam et al., 1997 ; Mann et Bidwell, 1999 ; Everett et Dickerson, 2003 ; Tsui et Chu,

2003). Tsui et Chu (2003) suggre laddition dans Roundup dun protecteur de leffet du

POEA.

3.2. Comportement du glyphosate dans le sol

3.2.1. La rtention

Le glyphosate est amphotre, ce qui lui donne dimportante proprits de complexer

avec des ions mtalliques (Glass, 1987 ; Subramaniam et Hoggard, 1988 ; McBride et Kung,

1989 ; Maqueda et al., 1998 ; Morillo et al., 2000). La formation de complexes est due a des

liaisons de coordination par lazote du groupe amine et des atomes doxygne des groupe

carboxylique et phosphonique (Subramanian et Hoggard, 1988 ). Cette particularit est trs

dpendante du pH du sol, de la prsence de cations changeables di et trivalents et doxydes

de fer et daluminium charg positivement (Miles et Moye, 1988).

lexception, des sols calcaires et des sols sableux o ladsorption est modre

(Sprankle et al., 1975a ; Nomura et Hilton, 1977 ; Eberbach et Douglas, 1983 ; Piccolo et al.,

1994), le glyphosate est gnralement fortement et rapidement adsorb dans les sols, ce qui le

rend peu mobile dans la solution du sol (Spankle et al., 1975 a et b ; Hance, 1976 ; Ruppel et

al., 1977 ; Nomura et Hilton, 1977 ; Hensley et al., 1978 ; Carlisle et Trevors, 1988; Gerritse

et al., 1996 ; Grunewald et al., 2001). Mais lampleur de sa rtention est trs variable, et

dpend fortement du pH, qui lorsquil augmente, ladsorption diminue (Getenga et Kengara,

2004 ; Zhou et al., 2004 ; Morillo et al., 2000 ; Mc Connel et Hosser, 1985), cela sexplique

par la charge ngative du glyphosate et des surfaces des minraux argileux, des oxydes et de


18

la matire organique lorsque le pH est alcalin, ce qui diminue ladsorption. Par contre, quand

le pH du sol diminue apparaissent des espces molculaires (glyphosate et constituants du sol)

moins charges ngativement et ladsorption est facilite (Morillo et al., 2000 ; De Jonge et

De Jonge, 1999 ; Nicholls et Evans, 1991).

Le glyphosate est fortement adsorb aux argiles. Lintensit de ladsorption dpend de

leur nature minralogique (Glass, 1987 ; Mc Connell et Hossner, 1985). Ainsi, la

montmorillonite, adsorbe plus que lillite ou que la kaolonite.

La matire organique joue un rle fondamental dans ladsorption du glyphosate (Ying

Yu et Qi-Xing Zhou, 2004 ; Morillo et al., 2000 ; Piccolo et al., 1996). Feng et Thompson,

(1990) observent que 90% de la totalit des rsidus de glyphosate sont retenus principalement

dans la couche de surface de 0-15 cm, dun sol forestier o la teneur en matire organique est

plus leve. De mme, Barrett et McBride (2006) montrent que le glyphosate est plus adsorb

sur un sol organique que sur un sol minral. Cette forte adsorption est explique par la

possibilit de multiples liaisons hydrogne entre les groupe acides de lherbicide et les groupe

acides et oxygns des composs organiques. Cest la prsence de complexes organo-

minraux qui explique ladsorption du glyphosate sur la matire organique. Le glyphosate

peut galement interagir avec la matire organique soluble.

4. Dgradation microbienne des pesticides

4.1. Gnralits

Les microorganismes dgradant les pesticides sont en majorit des bactries et des

champignons. Leur grande diversit et la multiplicit des conditions de leur dveloppement

font quils sont de puissants agents de la dgradation des pesticides. La composition de la

microflore est trs variable selon la nature des sols, leur pH, les teneurs en carbone organique

et en minraux argileux. La taille de la biomasse microbienne est elle, aussi, trs variable en

fonction des mmes facteurs. Elle est en moyenne de 200 mg Kg-1 dans les sols sableux

pauvres en matire organique et peut atteindre lordre de 900 mg Kg-1 dans les sols riches

(teneur en C suprieur 4%) (Chaussod et al., 1986).

La microflore implique dans la dgradation des pesticides est qualifie de dgradantes

pour la distinguer de lensemble des microorganismes du sol ; elle nest gnralement pas


19

limite une seule espce. Son activit dans le processus de dgradation dpend, la fois de

son patrimoine enzymatique qui dtermine la nature des ractions chimiques et de son

environnement qui exerce une influence sur son dveloppement et sur sa survie. Laspect

fondamental de la dgradation due aux microorganismes est la catalyse des ractions

chimiques par des enzymes ; cela ncessite que les pesticides soient ltat dissous dans la

phase liquide du sol. Nous distinguons deux situations :

- les ractions chimiques catalyses par des enzymes intracellulaires ; les pesticides doivent

dabord tre absorbs pour tre transforms.

- les ractions chimiques catalyses par des enzymes extracellulaires ; labsorption des

pesticides nest pas ncessaire (Calvet et al., 2005).

Par ailleurs certaines molcules sont rsistantes toute action de dgradation. Les

polluants qui sont pigs dans les pores du sol, trop troits pour que les bactries puissent y

pntrer, deviennent inaccessibles aux microorganismes et saccumulent. Les produits

phytosanitaires peuvent aussi tre complexs avec des polymres organiques rsistants la

biotransformation, cas de lignines et de composs humiques. Laccumulation peut aussi tre

due des conditions non favorables au dveloppement des microorganismes (manque de

nutriments par exemple). Les pesticides et leurs produits de dgradation peuvent aussi tre

pigs temporairement par les animaux ou les vgtaux. Cest le phnomne de

bioaccumulation (Coulibaly, 2005).

4.2. Facteurs de croissance des microorganismes dgradants

Lactivit et la croissance des microorganismes sont influences par des facteurs

physiques, chimiques et biologiques.

4.2.1. Facteurs physiques

- La temprature : son rle est trs important en raison de son effet sur lactivit

microbienne, puisquelle dtermine la vitesse de mtabolisation des nutriments. Le

mtabolisme de nombreux microorganismes (msophiles) est ralenti des tempratures, soit

suprieures 40C, soit inferieures 5C.


20

- La teneur en eau : cest la disponibilit en eau plutt que la quantit deau prsente dans un

environnement donn qui est le facteur critique. Les actinomyctes et les champignons sont

favoriss par apport aux bactries quand le potentiel hydrique est inferieur 15,8 105 Pa.

Lactivit de tous les microorganismes cesse lorsque le potentiel devient trs petit (Calvet et

al., 2005).

- Les surfaces solides : une grande partie de lactivit des microorganismes est influence,

dans le sol, par les surfaces des constituant solides et a une influence sur les transformations

biotiques des composs organiques (Van Loosdercht et al., 1990 ; Chenu et Stotzky, 2002 ;

Dec et al., 2002). Les interactions avec ces surfaces ont divers effets notamment sur la

croissance microbienne qui peut tre augmente, diminue ou non affecte.

4.2.2. Facteurs chimiques

- Loxygne : lorsque loxygnation du milieu est importante (potentiel rdox de lordre de

750 800 mV), elle favorise le dveloppement dune population arobie susceptible de

dgrader de nombreux pesticides. Quand loxygne vient manquer, le milieu devient

anoxique et dautres population microbiennes arobies facultatives, voire anarobies strictes

prennent le relais. Lactivit de ces microorganismes capables dutiliser dautres accepteurs

dlectrons que loxygne est particulirement importante dans le cas de la dgradation de

composs halogns (Haggblom et Bossert, 2003).

- Le pH : le pH affecte la diversit, lactivit et la taille des populations microbiennes. Le pH

optimal de dveloppement des bactries se situe entre 5 et 8,5 alors que les champignons sont

favoriss dans les milieux plus acides. Le pH agit galement sur ltat dionisation des

enzymes, ce qui modifie leur affinit pour les substrats.

- Les substances organiques et inorganiques : la teneur en carbone organique est souvent le

facteur limitant pour la croissance et le dveloppement des microorganismes htrotrophes.

Ce facteur est particulirement important considrer dans le cas de la dgradation de

composs par comtabolisme. Dans les milieux o la teneur en carbone organique est faible,

certains microorganismes dveloppent des proprits physiologiques particulires pour

survivre et se multiplier comme la diminution de la surface de contact de la cellule avec son

milieu, laugmentation de laffinit enzyme-substrat et laugmentation de lefficacit des

systmes de transport intracellulaire (Calvet et al., 2005).


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- Les adjuvants des produits phytosanitaires : ils entrainent des modifications des

populations microbiennes, de lactivit globale de la microflore du sol et de lactivit

spcifique de la microflore dgradante (Rouse et al., 1994 ; Sanchez-Camazano et al., 1995 ;

Beigel et al., 1999 ; Charnay et al., 2000). Soit ils stimulent la dgradation du pesticides par

un accroissement des populations microbiennes, due la source additionnelle de carbone

rsultant des cellules microbiennes tues par les adjuvants et facilement assimilable par la

microflore survivante, ou certains adjuvants de formulations facilement assimilables, soit ils

ralentissent la dgradation du pesticides en raison de laltration des microorganismes

dgradant et du pigeage da la matire active lintrieur de micelles de composs

tensioactifs (Calvet et al., 2005).

4.2.3. Facteurs biologiques

- Les racines : du point de vue microbiologique, la rhizosphre est dfinie comme la zone

dinfluence du systme racinaire sur la microflore tellurique. Dans cette zone, caractrise par

un important rapport de carbone provenant de la photosynthse, la plante exerce une pression

de slection conduisant augmenter la taille et lactivit des populations microbiennes. Cest

ainsi que lon a souvent observ une activit des populations microbiennes dgradantes plus

intense dans cette partie du sol compar un milieu sans vgtaux (Buyanosky et al., 1995 ;

Perkovitch et al., 1996).

- Les interactions entre organismes : elles sont lies la densit des populations prsentes

dans le sol et peuvent tre soit des interactions positives ou ngatives (Puitti et al., 2002).

4.3. Mcanismes de la dgradation microbienne

Les microorganismes peuvent tre impliqus dans la dgradation des pesticides selon

cinq mcanismes daction (Bollag et Liu, 1990) :

- Le mtabolisme direct : qui fait des pesticides une source dnergie utilise pour la

croissance des microorganismes,

- Le comtabolisme : il sagit de transformations chimiques des pesticides mais ils ne sont

pas une source dnergie pour les microorganismes,


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- La conjugaison : ce sont des ractions chimiques, catalyses par des enzymes

exocellulaires, entre les pesticides et dautres pesticides ou dautres molcules prsentes dans

la solution du sol,

- Laccumulation : les pesticides ou leur mtabolites sont stocks dans les corps microbiens ;

il sagit l, probablement dune des causes de la stabilisation,

- Les effets secondaires : dus lactivit des microorganismes qui peut entrainer des

modifications de lenvironnement chimique (consommation de loxygne, production de

composs organiques) et de lenvironnement physicochimique (pH) qui facilitent ou limitent

les transformations chimiques des pesticides. Ils sont un des facteurs intervenant dans la

dgradation.

Les trois premiers mcanismes conduisent des modifications de la composition et de la

structure chimique des pesticides et peuvent tre vritablement considrs comme tant

directement lorigine de la dgradation. Cest ces trois mcanismes que lon se rfrera en

parlant des mcanismes de la dgradation microbienne. Les deux derniers doivent plutt tre

vus comme des processus, certes lis aux microorganismes, mais probablement pas impliqus

directement dans la dgradation des pesticides. Une caractristique fondamentale, au moins

pour les trois premiers, est lintervention de systmes enzymatiques (Calvet et al., 2005).

4.3.1. Le mtabolisme direct

Le mtabolisme direct est la consquence de lutilisation des pesticides comme source

dnergie (Bollag et Liu, 1990 ; Fournier, 1996b).

Beaucoup de pesticides peuvent tre des sources dlments et dnergie pour les

microorganismes par la mise en uvre de diverses ractions chimiques cataboliques

catalyses par des enzymes. Des microorganismes, dont la plupart sont des bactries, sont

capables deffectuer la totalit des ractions chimiques, de la molcule initiale aux molcules

inorganiques finales (minralisation). Dautres, cependant, ne peuvent effectuer quune partie

des transformations, ce qui ncessite lintervention de plusieurs espces pour obtenir la

minralisation, chacune dentre elles utilisant les transformations chimiques successives

comme source dlments et dnergie. Nous parlons, donc, de consortium de

microorganismes ; par exemple il a t observ que la minralisation du dalapon (herbicide,

acide 2,2- dichloropropionique) est effectue par lintervention de sept espces diffrentes


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(Schwarzenbach et al., 2003). Le rle bnfique dun consortium dans la dgradation nest

pas seulement du la prsence de toutes les enzymes ncessaires la dgradation ; il peut

aussi rsulter dchange de nutriments et de llimination de substances inhibitrices des

microorganismes dgradants.

Beaucoup de pesticides appartenant des familles chimique diverses peuvent tre

minraliss plus ou moins facilement selon la nature de leurs groupes fonctionnels, mais aussi

selon lquipement enzymatique des microorganismes (Fournier, 1996a). Ces ractions

conduisent la formation des molcules inorganiques (dioxyde de carbone, ammoniac, eau,

anions sulfates et phosphates) et sont lorigine de la complte destruction des pesticides,

do la grande importance du processus de la minralisation pour leur limination des milieux

naturels (Calvet et al., 2005).

Lutilisation des pesticides par les microorganismes possde des caractres gnraux qui

sont (fournier 1996b) :

- la cintique prsente une phase de latence prcdant une phase de minralisation rapide,

- lapplication ultrieure de pesticide fait disparaitre la phase de latence,

- il est possible de transfrer la capacit de minraliser dun sol trait un sol non trait,

- un sol o se produit la minralisation contient des bactries spcifiques capables de

leffectuer,

- la vitesse de minralisation est accrue par des applications successives.

Il est important de noter, dune part, lexistence dune microflore capable dutiliser un

pesticide comme source dnergie, dautre part, son adaptabilit raliser le processus, ce qui

a des consquences agronomiques relatives lefficacit des traitements phytosanitaires. La

minralisation se droule suivant une chaine de ractions chimiques dont la premire dentre

elle est une hydrolyse, ou une oxydation, une rduction ou une addition, suivie par dautres

types de transformations. Il existe toute une gamme de biodgradabilit, depuis des

biodgradations rapides, donc faciles et correspondant une trs faible rcalcitrance, jusqu'

des biodgradations trs lentes voire presque impossibles pour lesquelles nous parlons de

grande rcalcitrance. Certains groupements fonctionnels favorisent la minralisation, dautres,

au contraire, la limitent beaucoup. Base sur des relations structure /activit, une tude portant


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sur plusieurs centaines de composs a permis dtablir une fonction mathmatique donnant

une estimation de la probabilit dobserver une biodgradation. Cette tude a conduit aux

relations qualitatives suivantes (Calvet et al., 2005) :

- les groupes favorisant la minralisation, en milieu arobie, par importance dcroissante

sont les composs contenant des groupes hydrolysables (esters dacides carboxyliques, amides

et anhydrides dester dacides phosphoriques sont rapidement dgrads), les groupes

hydroxyl, formyl et carboxyl confrent aussi une grande biodgradation, moindre cependant

que les prcdents,

- les groupes ne favorisant pas la minralisation sont les carbones quaternaires, les azores

tertiaires, les halognes et les groupes nitro, particulirement dans les structures aromatiques.

4.3.2. Le comtabolisme

Le comtabolisme est un processus au cours duquel des microorganismes assurent leur

maintenance et leur multiplication au dpens dun substrat organique tout en dgradant des

pesticides sans que ceux-ci soit pour eux une source dnergie et dlments nutritifs. Il sagit

dun mtabolisme dont les ractions initiales sont catalyses par des enzymes peu spcifiques

(Dalton et Stirling, 1988 ; Bollag et Liu, 1990). Ce mcanisme de dgradation a t dcrit

pour la premire fois par Leadbetter et Foster en 1959 et a t dsign par le mot

comtabolisme par Jensen en 1963 (Horwath, 1972). Ce processus de dgradation est trs

frquent et beaucoup de microorganismes peuvent y participer (Horwath, 1972 ; Alexander,

1981 ; Fournier et al., 1997). Les champignons sont particulirement impliqus dans ce type

de dgradation en raison de labondance de leur systme enzymatique large spectre

dactivit (cytochrome P450 etc). Le comtabolisme ne conduit pas gnralement une

dgradation trs pousse des pesticides quand une seule souche est concerne et produit des

mtabolites qui sont des molcules plus ou moins transformes compares la molcule

initiale de pesticide. En revanche, il est possible que plusieurs souches interviennent en

squences pour accomplir la dgradation et produire des mtabolites, voire mme en utiliser

certains comme substrats nergtiques et les minraliser (Calvet et al., 2005).


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4.3.3. La conjugaison et la condensation

Des enzymes produites par la microflore sont susceptibles de faciliter des ractions de

conjugaison et de condensation des molcules de pesticides, entre elles ou avec des

mtabolites ou dautres composs organiques naturellement prsents dans le sol (Bollag,

1983 ; Bollag et Liu, 1990).

La conjugaison conduit lunion de deux molcules. La mthylation et lactylation sont

deux ractions de conjugaison effectues par la microflore du sol. Cest ainsi que la

mthylation du pentachlorophenol par une culture de Trichoderma viride (Cserjesi et Johnson,

1972) et lacylation de drivs de laniline, mtabolisme frquent de la dgradation des

pesticides, par des cultures de Talaromyces wortmanii et de Fusarium oxysporium (Tweedy et

al., 1970) ont t observes.

La condensation conduit la runion de 2 5 molcules et de polycondensats de taille

molculaire plus importante quand un plus grand nombre de molcules sont runies. Par

exemple, une enzyme comme la laccase peut conduire la formation de produit de

condensation partir de 2,4-dichlorophnol et de polychlorophnols avec lacide syringique

ou ses drivs. De mme, des ractions de condensation catalyses par des enzymes ont t

observes entre des amines aromatiques, mtabolites de pesticides, et divers acides

phnoliques prsents dans les substances humiques. En particulier, les ractions de

polycondensation induites par les microorganismes jouent un rle important dans

lincorporation des pesticides dans les substances humiques du sol (Bollag et Loll, 1983) et

contribuent la formation des rsidus lis.

4.4. Les principales ractions de la dgradation biotique et les enzymes

impliques dans la dgradation

4.4.1. Ractions de dgradation biotique

La caractristique commune toutes les ractions mises en jeu dans la dgradation par

les microorganismes est quelles sont toutes catalyses par des enzymes dont la plupart sont

intracellulaires. Cela signifie que les ractions ont lieu lintrieur des corps microbiens et

quelles sont prcdes par labsorption des pesticides. Les principales ractions chimiques

impliques sont lhydrolyse, loxydation, la rduction et la conjugaison/condensation. Ces


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ractions en nombre plus ou moins grand se succdent et constituent des chaines

ractionnelles encore appeles voies mtaboliques (Calvet et al., 2005).

4.4.2. Les enzymes de la dgradation

Le sol contient un grand nombre denzymes en raison de labondance et de la diversit

des microorganismes qui sont la principale source compare aux vgtaux et aux animaux.

Elles sont en trs petites quantits dans la solution du sol o elles sont rapidement dgrades.

lextrieur des corps microbiens, elles existent dans le sol essentiellement adsorbes sur les

minraux et peut tre complexes par des substances humiques. Pour agir, les enzymes

intracellulaires (endoenzymes) ncessitent que les molcules organiques de substrat soient

absorbes, c'est--dire quelles pntrent lintrieur des cellules. Au contraire, les enzymes

extracellulaires (exoenzymes) catalysent des transformations dans la solution du sol ou le plus

souvent en phase adsorbes. Toutes les enzymes ncessaires la dgradation complte des

pesticides sont rarement prsentent dans une seule espce microbienne. De sorte que plusieurs

espces doivent intervenir au sein de ce qui est appel un consortium (Fournier, 1996b). La

dgradation de nombreux pesticides fait intervenir des enzymes qui ne sont pas spcifiques et

qui sont impliques dans les transformations chimiques de composs organiques naturels. De

fait, assez peu denzymes adaptes des pesticides particuliers ont t isoles et tudies

(Bollag et Liu, 1990). Cependant, beaucoup de pesticides ont une structure chimique

diffrente des composs naturels et leur dgradation ncessite une volution de lquipement

enzymatique des microorganismes.

4.4.3 volution de lquipement enzymatique des microorganismes

Cette volution est possible grce des changes de gnes facilits par la trs grande

diversit des microorganismes du sol (Kearney et Kellog, 1985). Les microorganismes

peuvent acqurir de nouvelles aptitudes la dgradation la suite de modifications de leur

patrimoine gntique par des remaniements, des transferts de gnes et des mutations.

Les remaniements gntiques peuvent tre attribus des recombinaisons ou des

mutations de gnes. Lors des recombinaisons gntiques, des rarrangements, des

duplications de gnes ou des insertions peuvent conduire ladaptation des microorganismes

ne possdant pas initialement les enzymes appropries (Van der Mee et al., 1992). Trois voies

dchanges sont connues pour les transferts de matriels gntiques entre les souches :


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- la conjugaison par lintermdiaire de plasmides,

- la transposition par lintermdiaire de transposons,

- la transformation via de lADN chromosomique.

Les transferts de matriels gntiques via les deux premires voies sont les plus frquents.

Le gne tfdA qui code pour la dioxygnase implique dans la dgradation de lacide 2,4-

dichlorophnoxyactique et qui est port par le plasmide pRO103, a t transfr avec succs

dans les bactries indignes du sol capables de dgrader des phnols (Lipthay et al.,

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thèse Benslama Ouided - bu.umc.edu.dz · Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique ... mon cher frère Oussama et mon époux Malik qui ont toujours