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Adaptation aux polluants chlorés du compartiment microbien de sols surfaciques multicontaminés

Unité de Recherche

UMR 7156 - Génétique Moléculaire, Génomique et Microbiologie (GMGM)
Institut de Botanique, 28, rue Goethe, 67083 STRASBOURG

Équipe

Nom : Adaptations et interactions microbiennes dans l'environnement

Responsable : VUILLEUMIER Stéphane - vuilleumier@unistra.fr

Téléphone du responsable : 0368852022

Site web : Accéder au site

Composition de l'équipe :
- Chercheurs : 3
- ITA : 2
- Doctorants : 2
- Post-Docs : 0
- Autres : 1

Publications majeures de l'équipe relatives au sujet au cours des 3 dernières années (le cas échéant, 3 publications récentes du DT) :
1) Elsayed O, Maillard E, Vuilleumier S, Nijenhuis I, Richnow HH, Imfeld G (2014). Using compound specific isotope analysis to assess the degradation of chloroacetanilide herbicides in lab-scale wetlands. Chemosphere 99, 89-95.
2) Farhan Ul Haque M, Nadalig T, Bringel F, Schaller H, Vuilleumier S (2013). Fluorescence-based bacterial bioreporter for specific detection of methyl halide emissions in the environment. Appl. Environ. Microbiol. 79, 6561-6567.
3) Imfeld G, Vuilleumier S (2012). Measuring the effects of pesticides on bacterial communities in soil: a critical review. Eur. J. Soil Biol. 49, 22-30.

Concernant la thèse

Directeur de Thèse : VUILLEUMIER Stéphane - vuilleumier@unistra.fr

Téléphone : 0368852022

Co-encadrant : NADALIG Thierry

Co-tutelle : non

Co-Directeur : BRINGEL Françoise
Université du Co-Directeur : Université de Strasbourg

Concernant le sujet proposé :

Titre : Adaptation aux polluants chlorés du compartiment microbien de sols surfaciques multicontaminés

Projet : La dégradation microbienne des polluants chlorés constitue le domaine d'expertise de l'équipe d'accueil. L'objectif du projet de thèse sera de caractériser la dynamique et la diversité des communautés microbiennes lors du transfert réactif et massique du DCM et d'autres polluants chlorés au sein de microcosmes de sol.
Avec des milliards de cellules par gramme pouvant appartenir à des millions d'espèces différentes, les sols de surface représentent sans doute le compartiment terrestre dont la diversité microbienne est la plus élevée. L'exposition à des contaminants toxiques et en particulier aux polluants chlorés a des effets marqués sur la diversité microbienne des sols, qui demandent encore à être caractérisés de manière globale au niveau moléculaire.
Dans ce projet de thèse, les populations microbiennes seront caractérisées en microcosmes de sol par des analyses ADN impliquant la PCR et le séquençage. Sur la base des informations de séquence disponibles dans les bases de données, et celles générées dans le cadre du projet, le-la doctorant-e cherchera à définir un ensemble de biomarqueurs génétiques associés à la dégradation bactérienne des polluants chlorés et à la résistance à ces composés.
Au laboratoire, on étudiera la dégradation de certains polluants chlorés spécifiques dans des microcosmes en colonne d'un sol industriel multicontaminé dans différentes conditions expérimentales. La technique de « stable isotope probing » (SIP), conduisant à l'incorporation sélective de composés marqués au C13 dans l'ADN des populations physiologiquement actives, sera utilisée pour cibler les potentialités fonctionnelles du compartiment microbien de sols contaminés associés à la fonction de déchloration.
Au champ, un site industriel multicontaminé sur lequel un projet collaboratif pilote de confinement biologique de différents contaminants sera mis en place sera également étudié par les mêmes approches.
Les expérimentations développées comprendront notamment
- l'isolement d'ADN de sols multicontaminés et d'eau interstitielle ;
- le développement de la détection par PCR et qPCR de gènes biomarqueurs pour l'évaluation de la structure (16S rrnA (bactéries, Archaea) ; 18S rrnA (eucaryotes)) et de la fonction (gènes de dégradation de polluants, gènes de fonctions clés) des populations microbiennes ;
- l'analyse des sous-populations actives dans la dégradation des polluants chlorés (stable isotope probing) ;
- le génotypage par T-RFLP et D-HPLC des gènes de structure et de fonction ;
- des expériences de séquençage haut-débit ciblé ou aléatoire (454, Illumina);
- des analyses biostatistiques de diversité microbienne.
Le projet contribuera ainsi à répondre aux questions suivantes :
- Quelle sont la proportion et la diversité de bactéries associées à la dégradation de polluants chlorés dans les sols étudiés ?
- Comment la diversité des communautés de ces sols évolue-t-elle face à une exposition aux polluants ou à l'apport de bactéries dégradantes ?
- Dans quelle mesure l'approche couplée biologie moléculaire - chimie analytique permet-elle de développer des outils de bioindication innovants et fiables pour le suivi de la dépollution d'un sol ?
En résumé, le travail effectué au cours de la thèse contribuera à mieux évaluer le potentiel des approches de génomique environnementale, aujourd'hui en plein développement, pour accompagner la réhabilitation de sites pollués, et pour la caractérisation de l'état fonctionnel d'écosystèmes et de leur potentiel de résistance, de résilience et d'adaptation aux polluants.

Compétences souhaitées : - Master en sciences biologiques, ou à l'interface avec la chimie ou les sciences de l'environnement
- Bonnes connaissances en microbiologie et en biologie moléculaire ; connaissances de base en chimie analytique, en biochimie et en génomique
- Capacité de travailler en autonomie et en équipe
- Bonnes compétences de communication et de présentation écrite et orale
- Créativité
- Intérêt pour le développement de collaborations avec des partenaires industriels et académiques
- Intérêt pour les questions environnementales

Expertises qui seront acquises au cours de la formation : - Analyse des populations microbiennes par les méthodes
culture-indépendantes (T-RFLP, D-HPLC)
- Suivi quantitatif de l'expression génique par qPCR
- Génomique environnementale (analyse par isotopes stables (SIP), séquençage haut-débit)
- Analyse bioinformatique
- Analyse de composés volatils par chromatographie gazeuse et liquide