Détection des bactéries anammox (oxydation anaérobie de l’ammonium) dans les milieux continentaux

L’objectif principal de ce travail sera d’obtenir de plus amples informations sur la présence, l’abondance et l’activité des bactéries capables de réaliser le processus anammox (oxydation anaérobie de l’ammonium) en milieu continental. Le processus anammox permet la conversion de l’ammonium en azote gazeux en utilisant le nitrite comme accepteur d’électrons. Il a été découvert en 1995 dans une usine de traitement des eaux usées et apparaît désormais comme omniprésent dans les environnements suboxiques tout autour du globe (Thamdrup and Dalsgaard, 2008). Il contribue de manière significative à la formation d’azote gazeux dans les zones pauvres en oxygène de la colonne d’eau et les sédiments anoxiques. Il est notamment reconnu comme ayant une grande importance dans le cycle de l’azote en milieu marin (30 à 50% de l’azote moléculaire produit) et dans le domaine du traitement des eaux usées. Le processus anammox est jusqu’à présent lié à un groupe monophylétique de bactéries appartenant au phylum des Planctomycètes. Les bactéries réalisant ce processus sont encore mal connues, mais tout à fait uniques. Elles contiennent en effet un compartiment intracellulaire spécifique, l’anammoxosome, qui occupe un volume important de la cellule et où se déroule le processus d’anammox. La membrane de cette vésicule est constituée de lipides possédant une structure chimique particulière, les laddéranes, constitués de trois ou cinq cycles cyclobutane accolés. Ces molécules à géométrie contrainte forment une barrière extrêmement dense, réduisant ainsi très fortement la perméabilité de la membrane aux petites molécules, notamment à l’hydrazine (N2H4), produit intermédiaire et hautement toxique de la réaction anammox (Kuenen, 2008). Afin de détecter les bactéries anammox en milieu terrestre, nous proposons une approche originale et innovante en couplant les techniques utilisées en biologie moléculaire et en géochimie organique. Nous chercherons ainsi pour la première fois à détecter à la fois les laddéranes et des gènes cibles, tous deux spécifiques des bactéries anammox, dans différents environnements continentaux (sols, sédiments, tourbières). De plus, nous déterminerons l’importance du processus anammox en incubant les échantillons avec des composés azotés marqués au 15N (15NH4+/15NO3-) et quantifiant ensuite le taux de transformation de ces composés en 29N2 (processus anammox) et 30N2 (dénitrification). Nous aurons ainsi une estimation de la quantité d’azote produite dans les milieux continentaux via le processus anammox.

Partenaires : Sylvie Derenne, Céline Amsaleg, Anniet Laverman (ECOBIO Rennes), Jakob Zopfi (Université de Bâle)
Financement : Emergence UPMC, PHC Germaine de Staël