Soutenance de thèse de Amal BEN AYED

Les champignons sont connus par leur sécrétion d’un arsenal enzymatique capable de dégrader divers micropolluants à structures aromatiques. Notre étude a pour objectif d’évaluer la dégradation des colorants et des antibiotiques à caractères récalcitrants par des oxydases (activité de type laccase- peroxydase) fongiques. Ce travail est scindé en trois principaux axes de recherche. Dans un premier axe, nous avons étudié la biodiversité fonctionnelle du sol de mangrove par séquençage et analyse de gènes codants pour les DyP. Dans un premier temps, nous avons étudié la diversité des gènes de DyP dans les sols de mangrove et dans un second temps le gène le plus abondant a été exprimé de façon hétérologue chez Pichia pastoris X33. La protéine recombinante obtenue est active et stable à pH acide et à température de 40 °C. De plus, cette enzyme est active en présence de 0,25 mM de H2O2 et fortement sensible au sel marin. En outre, la DyP1 est potentiellement active sur différents colorants tels sont l’Acide Black, le Disperse Blue 79 et le Reactive Black 5 qui est un colorant azoïque très récalcitrant. Le deuxième axe de recherche a porté sur l’optimisation de la décoloration du colorant RB5 par le biais de plans d’expériences. Ainsi, 5 facteurs qui influencent la décoloration ont été optimisés afin de déterminer des conditions qui assurent un maximum de décoloration pendant 2h de traitement. Une bonne corrélation a été obtenue suite au traitement du colorant dans les conditions optimales et à des volumes croissants. De plus, en analysant le spectre du colorant à différentes conditions, le pic initial du colorant a subi une diminution importante uniquement en présence du système laccase-médiateur (HBT), démontrant que ce médiateur chimique est essentiel pour améliorer l’efficacité de décoloration. Le troisième axe de recherche a été consacré à l’étude de la dégradation des antibiotiques (lévofloxacine) par les oxydases fongiques. Cinq souches fongiques ont été criblées pour leur capacité à dégrader la lévofloxacine sur milieu solide et liquide. Trois souches parmi les 5 sont montrées actives sur cet antibiotique. Les activités enzymatiques extracellulaires qui pourraient être impliquées dans cette dégradation ont été mesurées sur les cultures de champignon le plus performant pour la dégradation de la lévofloxacine. Une analyse protéomique a confirmé que ce sont plutôt des enzymes de type peroxydase qui seraient impliquées dans ce processus. De plus, les produits et les principales voies de dégradation de l’antibiotique ont été étudiés et les résultats ont été comparées à ceux disponibles dans la littérature.

Fungi are known to secrete an enzymatic arsenal that is capable of degrading various micropollutants containing aromatic rings. The aim of our study was to evaluate the degradation of recalcitrant dyes and antibiotics using fungal oxidases (laccase or peroxidase-like activities). This work was divided into three main research axes. In the first part, we studied the functional biodiversity of mangrove soil by sequencing and analysis of genes coding for DyPs. First, we studied the diversity of DyP genes in mangrove soils and second, the most abundant gene was expressed heterologously in Pichia pastoris X33. The obtained recombinant protein is active and stable at acidic pH and temperature of 40 °C. Furthermore, this enzyme is active in the presence of 0.25 mM H2O2 and highly sensitive to sea salt. Moreover, DyP1 is potentially active on different dyes such as Acid Black, Disperse Blue 79 and Reactive Black 5 which is a very recalcitrant azo dye. The second part of the study focused on the optimization of the RB5 dye decolorization through the design of experiments. Five factors that influence decolorization were optimized in order to determine conditions that ensure maximum decolorization during 2h of treatment. A good correlation was obtained following the treatment of the dye under the optimal conditions and at increasing volumes. Furthermore, by analyzing the spectrum of the dye at different conditions, the initial peak of the dye underwent a significant decrease only in the presence of the laccase-mediator system (HBT), demonstrating that this chemical mediator is essential to improve the decolorization efficiency. The third part of the study focused on the degradation of antibiotics (levofloxacin) by fungal oxidases. Five fungal strains were screened for their ability to degrade levofloxacin on solid and liquid media. Three strains among the 5 were shown to be active on this antibiotic. The extracellular enzymatic activities that could be involved in this degradation were measured on cultures of the most efficient fungus for the degradation of levofloxacin. A proteomic analysis confirmed that peroxidase-type enzymes would be involved in this process. In addition, the products and the main degradation pathways of the antibiotic were studied and results were compared to those available in the literature.