[PDF] Interactions microbiennes et adaptations en milieu extrême

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ED 227

Année 2016 N °attribué par la bibliothèque |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_| THESE

Pour obtenir le grade de

Spécialité : Microbiologie

Présentée et soutenue publiquement par

Alison Besse

Le 23 septembre 2016

Interactions microbiennes et adaptations en milieu extrême : peptides Sous la direction de : Madame Rebuffat Sylvie, Professeur et Madame Carré-Mlouka Alyssa, MCU

JURY :

M. Dufour, Alain Professeur, Laboratoire de biotechnologie et Chimie marine, Lorient (056) Président

Mme. Rebuffat, Sylvie Professeur Directeur de Thèse Mme. Carré-Mlouka, Alyssa Maître de conférences) Co-directeur de

Thèse

M. Huguet, Arnaud Chargé de recherche, CNRS, Paris (075) Rapporteur M. Jebbar, Mohamed Professeur, Laboratoire de microbiologie des environnements extrêmes,

Plouzane (029)

Rapporteur

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Remerciements

Molécules de Communication et

Adaptation des Micro-organismes », UMR7245 CNRS- naturelle de Paris. Je souhaite Professeur Mohamed Jebbar ainsi que le Docteur

Arnaud Huguet

Mes remerciements vont également au Professeur Alain Dufour pour avoir accepté de présider ce jury de thèse. Je tiens à remercier les Professeurs Philippe Grellier et Sylvie Rebuffat, Directeurs de thèse pendant unité. Je souhaite plus particulièrement remercier le Professeur Sylvie Rebuffat pour sa qualité de directrice de thèse. Un grand merci pour la correction de ce manuscrit. Mes remerciements vont également au Docteur Alyssa Carré-Mlouka pour avoir suivi pour s à faire avancer ce projet. Un grand merci Je souhaite également remercier le Docteur Jean Peduzzi, pour sa présence depuis ainsi que s à ce travail de thèse. Doctorale 227 du MNHN, son Président Bruno de Reviers, ainsi que le service administratif, eur

aide administrative précieuse. Par la même occasion, je tiens à remercier Coralie Martin, Linda

Kohl et Hubert Becker pour avoir été les membres de mon comité de thèse. Je les remercie pour

leurs idées, conseils et critiques toujours constructives. Je tiens à remercier toutes les personnes qui ont participé à ce projet de thèse. Parmi elles, le Professeur Patrick Forterre et le Docteur Morgan Gaia pour leur aide dans l

réalisées. Je tiens également à remercier Chakib Djediat pour son aide avec les observations de

microscopie électronique réalisées sur la plateforme du MNHN. Je remercie Roxanne Lestini pour nous avoir reçus une journée entière au LOB de Palaiseau afin de nous montrer avec beaucoup de précision et de patience le protocole de transformation de la souche Haloferax volcanii. Un grand merci à Christiane Deregnaucourt p s scientifiques que nous avons eues autour de cette centrifugeuse ! Je remercie aussi Elisabeth Mouray pour sa e quand Christiane était absente. Je tiens également qui nous ont permis de comprendre le principe de q-RT-PCR. Enfin, mes remerciements les

plus sincères vont à Martine Boccara pour les analyses physiques réalisées sur les

nanoparticules et ses nombreuses explications sur le principe physique pas toujours facile à comprendre. J originalité » scientifiques qu pour moi. également mes remerciements aux étudiants qui ont contribué à ce travail, Dounia Hini et Déborah Barbé. Merci pour votre investissement dans le projet. Je voudrais également remercier la Société des Amis du Muséum pour leur soutien financier qui travail de thèse.

Je remercie tous les membres du laboratoire MCAM

au cours de ces trois années de thèse. Chacun de vous a participer, même indirectement, à ce

humaines. Un grand merci à Nora, Djena, Fayzath et Brice pour leur aide administrative. Je vous demande sincèrement de -delà des

tâches qui vous sont confiées dans le cadre de votre travail, je vous remercie pour les personnes

que vous êtes. Merci à Fayzath pour ta générosité, pour tous les goûters ta jolie philosophie de vieffectivement plus on donne et plus on reçoit. Merci à Djena pour avoir eu un mot gentil. Enfin, je remerci-

rires de ces trois dernières années, pour être toujours prêt à faire toutes les bêtises que je lui

demande de faire et pour égayer la vie du laboratoire quotidiennement, ou en tous cas avoir

égayé la mienne.

Je remercie chaleureusement Manon Vandervennet pour sa présence et son aide qui ont

été si précieuses

es moments les plus difficiles. Un grand merci à Christine Bailly pour tout ce que tu s apporté au cours de ces trois années, beaucoup plus que ce que tu sque tu as pour les

autres et le temps que tu consacres à arranger les choses. Je te remercie pour ta grande générosité

et les efforts que tu as fait dans le seul but de me rendre heureuseque ton enthousiasme

et ta volonté de réunir les personnes resteront intacts, ce sont deux belles qualités qui font que

laboratoire. Je souhaite également remercier Carine Lombard, l

Merci pour ta présence, ton a

importance pour moi. es remerciements sincères à Céte ta joie de vivre, résistante à toutes épreuves, et ta bonne humeur communicative. humainement à tes côtés. Je voudrais remercier mes copines de laboratoire, celles qui sont toujours là pour écouter une bonne blague ou pour partager une glace. Merci à Ambre, Margot et Laura pour votre soutien et pour s ensemble. Ambre et Margot, je vous souhaite un bon courage dans la poursuite de votre thèse. Je remercie également Béatrice

Gaume et Anaïs Massé pour leur gentillesse et leur soutien. Les rencontrer a été un véritable

plaisir.

Merci à Natacha, pour avoir été un soutien énorme pendant la rédaction de ce manuscrit

et pour aidée à gérer les problèmes calmement. Jbeaucoup aimé partager mon bureau avec toi, partager un bon goûter, une bonne blague, un post-it rose mais pas mon ensemble. Je tiens à te signaler que Frida Kahlo a rencontré Robin des Bois sur la plage

abandonnée et lui a demandé : tu as fait ta valise ? Elle lui a répondu : Ah ça ! Ils en ont conclu

Un grand merci aussi à mes homologues thésards, Agathe, Jimmy, Benjamin et Mehdi à tous les moments que nous avons passés ensemble, mais aussi à ceux moins marrants que nous avons aussi traversés ensemble ! Je vous souhaite un bon courage dans la finalisation de

votre thèse. Le plus grand des mercis va à Fadoua, ma thésarde préférée qui déborde de

gentillesse et de générosité. Cela a été un plaisir de partager ces trois années de thèse avec toi

et un grand réconfort de partager nos échecs communs avec des archées qui ne font rien de ce

de faire ! Un grand merci à Christophe Goulard pour avoir recherché notre halocine avec

frénésie ! Je remercie également Alain Blond, Michel Cheminant et Alexandre Deville.

Alexandre RMN, finalement, si tu devais être une station de métro tu ne serais pas la rue des as su allier Arts et Métiers pour

nous jouer un Bel-air qui a apporté un peu de Gaîté et a rendu ce laboratoire moins Ternes. En

revanche, Un grand merci à Arlette, pour son soutien au quotidien ard de la vie professionelle et qui deviennent des personnes qui comptent dans notre vie personelle. Je suis heureuse que vous fassiez désormais partie de ma vie et lépoque du MNHN me semble minuscule par rapport à ce quil nous reste à vivre. Je tiens également à remercier tous les membres de ce laboratoire, Adrienne Kish, Isabelle Domart-Coulon, Séverine Zirah, Séverine Amand et Alain Paris et plus Marie-Lise Bourguet et Yanyan Li. Plus généralement, un grand merci à chance de rencontrer et qui par un geste, un envie de faire de la science. Je tiens à exprimer mes remerciements les plus profonds et les plus sincères à ma famille pour leur soutien tout au long de mes études. Florent, merci être exactement celui que a plus belle découverte de ma thèse, mieux que trois PCR polyacrylamide pipette qui pipette le bon volume, mieux que le prix Nobel, mieux que la science. a place que pour le bonheur. Merci au clan Besse, auquel je suis fière d'appartenir. Je suis si heureuse d'avoir une famille aussi soudée, aussi différente des autres et aussi drôle. Simon, merci

une blague à raconter, une chanson à m'apprendre, un grand huit à tester et pour nous montrer

tous les jours que la vie est tellement belle quand on est heureux. Nathan, Lucien, Camille, Sylvie, Patrice, et même le petit Louis, merci de me donner la chance de vous retrouver tous les week-ends et de profiter des choses simples ensemble. Je remercie Mom pour tous ses encouragements et je pense à Prtager mes connaissances. Je remercie Codeu et Daniel pour leur soutien sans faille, pour être les plus beaux exemples de vie grande et vie scientifique. des parents parfaits et de nous accompagner dans chaque mots pour exprimer à qu porte est la seule chose qui est éternelle. 1

Table des matières

Abréviations ............................................................................................................................... 6

Liste des Tableaux .................................................................................................................... 10

Liste des Figures ....................................................................................................................... 10

............................................................................................................. 14

1. Les archées ........................................................................................................................ 19

Historique et découverte ............................................................................................ 19

Caractéristiques générales ......................................................................................... 24

1.2.1 Caractéristiques morphologiques ....................................................................... 24

1.2.1.1 Forme .............................................................................................................. 25

1.2.1.2 Paroi ................................................................................................................ 27

1.2.1.3 Membrane ....................................................................................................... 30

1.2.1.4 Structures extracellulaires et formation de vésicules...................................... 31

1.2.1.5 ADN, chromosome et chromatine .................................................................. 36

1.2.2 Caractéristiques moléculaires ............................................................................. 36

1.2.2.2 Transcription et traduction .............................................................................. 37

1.2.2.4 Méthanogénèse ............................................................................................... 38

Taxonomie des archées .............................................................................................. 39

Répartitions géographiques des archées .................................................................... 42

2. les milieux extrêmes et leur microbiote ............................................................................ 43

Définition des milieux extrêmes ................................................................................ 43

2.2.1 Température ....................................................................................................... 44

2.2.2 pH ....................................................................................................................... 47

2.2.3 Pression .............................................................................................................. 49

2.2.4 Autres conditions extrêmes ................................................................................ 51

2

2.2.4.1 Radiations ionisantes ...................................................................................... 51

2.2.4.2 Métaux lourds ................................................................................................. 53

3. Ecologie des milieux hypersalins ...................................................................................... 54

Définition des environnements hypersalins ............................................................... 54

3.1.1 Concentration en sels et composition ionique .................................................... 54

3.1.2 Environnements thalassohalins .......................................................................... 54

3.1.3 Environnements athalassohalins ........................................................................ 56

3.2.1 " Salt-in » ou " high salt-in » ............................................................................. 58

3.2.2 " Salt-out » ou " low salt-in » ............................................................................ 60

Colonisation des environnements hypersalins ........................................................... 63

3.3.1 Classification : des halotolérants aux halophiles extrêmes ................................ 63

3.3.2 Organismes halophiles ....................................................................................... 63

3.3.3 Archées halophiles ............................................................................................. 63

3.3.4 Bactéries halophiles ............................................................................................ 67

3.3.5 Eucaryotes halophiles ......................................................................................... 68

3.3.6 Distribution des espèces en fonction de la salinité ............................................. 70

3.3.7 Virus halophiles .................................................................................................. 72

3.3.8 Applications des halophiles ................................................................................ 75

4. Peptides antimicrobiens procaryotes ................................................................................. 77

Bacteriocines ............................................................................................................. 77

4.1.1 Ubiquité de la production de bactériocines ........................................................ 78

4.1.1.1 Production par les bactéries à Gram positif .................................................... 78

4.1.1.2 Production par les bactéries à Gram négatif ................................................... 85

4.1.2 Biosynthèse ........................................................................................................ 88

4.1.2.1 Localisation des gènes .................................................................................... 89

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