ETUDE DE LA COMPOSANTE MICROBIOLOGIQUE DANS LE CYCLE DU MERCURE

Hennebel

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Extrait

Soutenance de thèse

Mardi 2 décembre 2008, 14h salle L. Lliboutry

ETUDE DE LA COMPOSANTE MICROBIOLOGIQUE DANS LE CYCLE DU MERCURE EN ZONE POLAIRE R. Hennebelle

Le mercure est un polluant global posant des problèmes de santé publique, il  existe sous trois formes : la forme élémentaire gazeuse présente dans l’atmosphère, la  forme divalente soluble présente en phase aqueuse et la forme organique toxique  (méthylmercure). Il est émis par des sources naturelles et anthropiques, sous forme  élémentaire, et est transporté sur de longues distances, sa concentration est donc  homogène tout autour du globe. Aux pôles, une chimie particulière amène à une oxydation du mercure de  l’atmosphère qui provoque des dépôts de mercure divalent sur la neige, ces phénomènes sont appelés déplétions de mercure. En parallèle les niveaux de mercure mesurés dans les écosystèmes polaires, spécialement en Arctique, sont élevés, sans que l’origine de ce mercure soit comprise.  Les micro organismes sont connus pour pouvoir réagir avec le mercure soit en le  réduisant sous sa forme volatile, soit en le méthylant ou encore par des phénomènes  d’adsorption. Mais ces phénomènes biologiques ont été peu étudiés en Arctique spécialement dans la neige. Ce travail de thèse propose d’étudier la composante microbiologique dans le cycle  du mercure en zone polaire afin de comprendre si elle joue un rôle dans l’entrée du  mercure dans les écosystèmes polaires. Pour réaliser cette étude nous avons travaillé sur différents types d’échantillons. Tout d’abord des micro organismes ont été isolés à partir de la neige arctique. Ils  ont été identifiés et leur capacité à dégrader des acides organiques présents dans la  neige a été testée. Ensuite leur comportement vis à vis de la température a été  investigué afin de connaître leur température optimale de croissance. La suite du travail a porté sur leur comportement vis à vis du mercure grâce à  différentes manipulations comme la recherche de gènes de résistance, la mesure des  Concentrations Minimales Inhibitrices et enfin par des manipulations d’interaction entre le mercure et le méthylmercure en quantité environnementales et les levures.

Une autre partie des recherches a porté sur des mesures de mercure dans du  plancton échantillonné en arctique au printemps 2007, afin d’étudier si les dépôts de  mercure sur la neige, survenu durant cette période, pouvaient avoir une influence sur les  niveaux mesurés. Finalement, des mesures de mercure et de méthylmercure ont également été effectuées dans des échantillons de biofilms récoltés en arctique et en antarctique. Les résultats obtenus indiquent que la neige arctique renferme des micro organismes, 3 levures et 10 bactéries ont pu être isolés et identifiés. De par leur  capacités de dégradation d’acides organiques et leur comportement face à la température, ces micro organismes semblent pouvoir se développer dans la neige au  moment de la fonte. Vis à vis du mercure, des gènes de résistance ont été mis en évidence chez 2  souches bactériennes indiquant que celles ci étaient capables de réduire la mercure  divalent en mercure élémentaire. La tolérance des micro organismes au mercure, testée grâce à des mesures de concentrations minimales inhibitrices a montré que les souches  supportaient des taux différents de mercure, les levures tolérant des concentrations plus  élevées que les bactéries. Pour conclure ces travaux, les expériences d’interactions entre  des levures et des espèces mercurielles ont montré que ces micro organismes pouvaient  réduire le mercure divalent en mercure élémentaire et stocker le méthylmercure sans le  déméthyler. Finalement les mesures de mercure dans le plancton prélevés au printemps 2007  ont indiqué des taux très bas de mercure total qui ne semblaient pas varier selon les dépôts de mercure observés sur la neige.  Les mesures de mercure et méthylmercure dans les échantillons de biofilms arctiques  et  antarctiques  ont  donné  des  résultats  proches  des  concentrations  habituellement mesurées, indiquant que ce type de structure biologique pouvait stocker du mercure dont une partie sous forme de méthylmercure. L’ensemble de ce travail a permis de montrer que la composante microbiologique était présente dans la neige, et pouvait avoir un rôle dans la chimie du mercure en zone polaire. Ce type d’approche à l’interface entre la chimie et de la biologie était une  première au laboratoire de glaciologie, les résultats obtenus ouvrent des perspectives intéressantes pour la compréhension du cycle du mercure en zone polaire.