Soutenance de thèse de HIBA BAAZIZ

L'utilisation répandue du chrome (Cr) dans les applications industrielles a entraîné le rejet de grandes quantités de ce métal lourd toxique Cr dans l'environnement, causant une sévère contamination des sols et des systèmes hydrologiques globaux. Le Cr est principalement rencontré sous deux formes stables, Cr(III) et Cr(VI). Ce dernier est hautement toxique en raison de sa forte nature oxydante et de sa grande solubilité. L'organisme modèle pour la bioremédiation, Shewanella oneidensis MR1, a développé divers mécanismes de résistance pour faire face à la toxicité du chromate. Le premier objectif de cette thèse était d'étudier les mécanismes de résistance au chromate et de sa réduction chez cette bactérie dans des conditions semi-aérobies. Nous avons a montré que le gène chrASO est induit par le chromate et que sa délétion altère la capacité de la souche MR-1 de résister au chromate et de le réduire. Nous avons confirmé que ChrASO fonctionne comme une pompe d'efflux pour extruder les ions chromate du cytoplasme. En délétant le gène cymA, nous avons révélé son implication dans la résistance au chromate ainsi que dans sa réduction. Nous avons également identifié une potentielle chromate réductase DmsA2, ainsi que deux autres protéines Fdh et DmsA1 potentiellement impliquées dans la résistance au chromate et dans sa réduction chez la souche MR-1. Dans la deuxième partie de ce travail, nous vous on a isolé, identifié et caractérisé deux nouvelles souches de Shewanella, S. fidelis H76 et S. algidipiscicola H111. Les deux souches se caractérisent par leur grande résistance au chromate et leur capacité à le réduire efficacement même à des concentrations élevées. En dépit de la petite taille de son génome et l'absence de plusieurs gènes codant des enzymes connues pour jouer un rôle dans la résistance au chromate ainsi que dans sa réduction, la souche H111 est la plus efficace. De façon intéressante, les biofilms de l'interface liquide-air (Pellicules) des deux souches réduisent plus efficacement le chromate que leurs cellules planctoniques. De plus, les pellicules des souches H76 and H111 peuvent accumuler une quantité importante de formes réduites du chromate. Ces caractéristiques montrent que ces souches, en particulier la souche H111, sont des candidats appropriés pour la bioremédiation du chromate.

The widespread use of the toxic heavy metal chromium (Cr) in industrial applications resulted in large quantities of Cr being discharged into the environment, causing severe contamination of global soil and water systems. Cr primarily exists in two stable forms, Cr(III) and Cr(VI). The latter is highly toxic due to its strong oxidizing nature and its high solubility. The model organism for bioremediation Shewanella oneidensis MR1 has evolved diverse resistance mechanisms to cope with chromate toxicity. The first aim of the present thesis was to study the chromate resistance and reduction mechanisms of this bacterium under semi-aerobic conditions. We showed that chrASO gene is induced by chromate and its deletion impairs the chromate resistance and reduction capacity of MR-1 strain, we confirmed that its product functions as an efflux pump to extrude chromate ions from the cytoplasm protecting cells from chromate toxicity. With cymA-deletion mutants, we revealed the involvement of the c-type cytochrome CymA in chromate resistance and reduction. We also identified a potential chromate reductase DmsA2, as well as two other proteins Fdh and DmsA1 that are potentially involved in chromate resistance and reduction in MR-1 strain. In the second part of this work, we isolated, identified and characterized two novel Mediterranean Shewanella sp. strains, S. fidelis H76 and S. algidipiscicola H111. Both strains are characterized by their great chromate resistance and their ability to reduce it efficiently even at high concentrations. Although the small size of its genome and the absence of several genes encoding enzymes known to play a role in chromate resistance and reduction, the H111 strain is the best chromate resistant strain. Interestingly, the air liquid interface biofilm (Pellicles) of both strains reduce more efficiently chromate than their free-swimming cells. Moreover, they can accumulate a significant amount of its reduced forms. These characteristics make those strains, in particular H111 strain, suitable candidates for chromate bioremediation.