Effets des conditions environnementales fluctuantes

Proposition de sujet de thèse 2016
(A remplir par les équipes d'accueil et à retourner à Isabelle HAMMAD : [email protected]
MASTER :
Ordre de priorité de la proposition(1) :
Candidat(e)(1)
Nom - Prénom :
Date de naissance :
Cursus de second cycle (origine, années, mention) :
Mention et classement au Master (Xème sur Y) :
Sujet de doctorat proposé
Intitulé : « Effets des conditions environnementales fluctuantes induites par la bioturbation sur la structure et le
fonctionnement des communautés microbiennes sédimentaires impliquées dans la biodégradation des
hydrocarbures »
Descriptif :
Le devenir des contaminants organiques dans les écosystèmes marins est un phénomène extrêmement complexe
qui fait intervenir de manière couplée de nombreux processus abiotiques et biotiques. La bioturbation peut
moduler le devenir des hydrocarbures (HC) en intervenant notamment sur (i) leur transport (enfouissement
ou/et libération vers la colonne d’eau), (ii) leur solubilisation et leur piégeage, et (iii) leur biodégradation (Cuny
et al., 2011). Une fois déposés à l’interface eau-sédiments, du fait de l’activité des organismes fouisseurs
comme les polychètes, les hydrocarbures pourront être enfouis dans les sédiments où ils pourront subir une
biodégradation anaérobie ou alors être séquestrés (Gilbert et al., 1996 ; Grossi et al., 2002). La bioturbation
peut induire la création de gradients d’oxygène et la formation de microniches aérobies et des alternances de
conditions redox dans le sédiment anoxique (Militon et al., 2015). La bioturbation peut également favoriser la
biodégradation des hydrocarbures en favorisant l’oxygénation des sédiments et donc l’activité des
communautés microbiennes aérobies (Cuny et al., 2007 ; Timmerman et al., 2008). De fait, la bioturbation
induit une distribution hétérogène des accepteurs d’électrons dans la matrice sédimentaire et notamment de
l’oxygène, ce qui impacte directement la respiration et la répartition des groupes fonctionnels microbiens
(aérobies et anaérobies).
Le travail de thèse portera sur la valorisation d'une expérimentation en microcosmes réalisée au laboratoire dans
le cadre de l’ANR DECAPAGE. Le doctorant cherchera à caractériser l’influence des régimes d’oxygénation
sur les capacités de dégradation des HC des communautés microbiennes (Bacteria et Archaea) de sédiments
marins remaniés. Plus spécifiquement, il testera les hypothèses suivantes : (i) l’activité de bioturbation de
polychètes marins influence les activités microbiennes en imposant des régimes d’oxygénation fluctuants, (ii)
permet un couplage métabolique efficace entre les différents groupes fonctionnels et les régimes d’oxygénation
fluctuants et, (iii) les terriers des polychètes marins favorisent l’installation de communautés microbiennes
spécifiques, notamment hydrocarbonoclastes. Le doctorant procèdera : (i) à la caractérisation des communautés
microbiennes (barcoding 16S MiSeq Illumina) afin de mettre en évidence les effets des régimes d'oxygénation
sur les communautés des terriers de l'annélide marin Hediste diversicolor, (ii) à l'identification des gènes
fonctionnels clés impliqués dans la dégradation des hydrocarbures (gènes cataboliques, gènes codant pour des
transporteurs membranaires, impliqués dans la chémotaxie et dans l'assimilation des HC) et dans les activités
des groupes fonctionnels clés associés aux cycles du soufre et de l'azote (analyse métagénomique, HiSeq
Illumina) et, (iii) à la quantification par Q-PCR en temps réel des principales cibles moléculaires identifiées.
Les résultats obtenus seront complétés par l'analyse des taux de biodégradation obtenus par GC/FID et GC/MS.
Le candidat pourra également appuyer son travail sur les données obtenues récemment sur le métatranscriptome
de la matrice sédimentaire associé aux terriers de cet annélide (Militon et al., en révision)
Cuny P., Cravo-laureau C., Grossi V., Gilbert F., Militon C. (2011) Biodegradation of Hydrocarbons in Bioturbated Marine Sediments.
Microbial Bioremediation of Non-metals: Current Research, Koukkou, A-I. (Ed.), Caister Academic Press, pp. 55-92.
Cuny P., Miralles G., Cornet-Barthaux V., Acquaviva M., Stora G., Grossi V., Gilbert F. (2007) Influence of bioturbation by the
polychaete Nereis diversicolor on the structure of bacterial communities in oil contaminated coastal sediments. Mar Poll Bull, 54:
452-459.
Gilbert, F., Stora, G., and Bertrand, J.C. (1996). In situ bioturbation and fate in an experimental contaminated Mediterranean coastal
ecosystem. Chemosphere 33, 1449-1458.
Grossi, V., Massias, D., Stora, G., and Bertrand, J.C. (2002). Burial, exportation and degradation of acyclic petroleum hydrocarbons
following a simulated oil spill in bioturbated Mediterranean coastal sediments. Chemosphere 48, 947-954.
Militon C., Jézéquel R., Gilbert F., Corsellis Y., Sylvi L., Cravo-Laureau C., Duran R., Cuny P. (2015). Dynamics of bacterial assemblages
and removal of polycyclic aromatic hydrocarbons in oil-contaminated coastal marine sediments subjected to contrasted oxygen
regimes. Environ Sci Pollut R 22: 15260-15272.
Militon C, Atkinson A, Michotey V, Jeziorski C, Cravo-Laureau C, Duran R, Bonin P, Cuny P (en révision) Metatranscriptomes of
marine coastal sediment affected by oil addition and/or by the bioturbating activity of the marine polychaete Hediste diversicolor
Marine Genomics
Timmermann, K., Banta, G.T., Johnsen, A.R., and Andersen, O. (2008). Effects of the polychaetes Arenicola marina and Nereis
diversicolor on microbial pyrene mineralization. Aquat Microb Ecol 50, 197–207.
Programme finançant la recherche :
obtenu : ANR CESA DECAPAGE "In DEpth characterization of HC-degradation CAPAcities of marine
sediment microbial communities: adaptation, metabolic processes and influence of oxyGEnation regimes"
envisagé : EC2CO MICROBIEN INSU
(1) : A remplir lors de la campagne d'attribution des allocations, à l'issue de la session de juin des Masters
Directeur(s) de thèse proposé(s)
(limiter au plus à deux personnes principales, dont au moins une titulaire de l'HDR)
Directeur HDR proposé
Nom - Prénom : Cuny Philippe
Corps : Professeur
Laboratoire (i.e. formation contractualisée de rattachement, éventuellement équipe au sein de cette formation) : Institut
Méditerranéen d’Océanologie (MIO) - UM 110, Aix Marseille Université, Sud Toulon Var Université
CNRS/IRD - OSU Institut Pythéas
Adresse mail : [email protected]
Choix de cinq publications récentes (souligner éventuellement les étudiants dirigés co-signataires) :
(1) Corsellis Y., Krasovec M., Sylvi L., Cuny P., Militon C. (in press) Oil removal and effects of spilled oil on active
microbial communities in a Mediterranean hypersaline lake. Extremophiles
(2) Cuny P., Gilbert F., Militon C., Stora G., Bonin P., Michotey V., Guasco S., Duboscq K., Cagnon C., Jézéquel R., CravoLaureau C., Duran R. (2015). Use of dispersant in mudflat oil-contaminated sediment: behavior and effects of dispersed
oil on micro- and macrobenthos. Environ Sci Pollut R 22: 15370-15376.
(3) Militon C., Jézéquel R., Gilbert F., Corsellis Y., Sylvi L., Cravo-Laureau C., Duran R., Cuny P. (2015). Dynamics of
bacterial assemblages and removal of polycyclic aromatic hydrocarbons in oil-contaminated coastal marine sediments
subjected to contrasted oxygen regimes. Environ Sci Pollut R 22: 15260-15272.
(4) Ferrando A., Gonzalez E., Franco M., Commendatore M., Nievas M., Militon C., Stora G., Gilbert F., Esteves J.L.,
Cuny P. (2015) Oil spill effects on macrofaunal communities and bioturbation of pristine marine sediments (Caleta
Valdés, Patagonia, Argentina): experimental evidence of low resistance capacities of benthic systems without history of
pollution. Environ Sci Pollut R 22: 15294-15306.
(5) Djeridi I, Militon C, Grossi V, Cuny P. (2013) Evidence for surfactant production by the haloarchaeon Haloferax sp.
MSNC14 in hydrocarbo n-containing media. Extremophiles 17(4):669-75.
Thèses encadrées ou co-encadrées au cours des quatre dernières années
Nom : Yannick Corsellis
Intitulé : Dynamique des hydrocarbures et des communautés hydrocarbonoclastes dans un lac hypersalé
Type d'allocation : MENRT
Date de début de l'allocation de doctorat : octobre 2013
Date de soutenance (si la thèse est soutenue) : décembre 2016
Programme finançant la recherche : projet EC2CO INSU BEMOL
Situation actuelle du docteur (si la thèse est soutenue) :
Pourcentage de participation du directeur à l'encadrement en cas de co-direction : 50 %
Nom : Djeridi Ikram
Intitulé : Biodégradation des hydrocarbures dans les environnements hypersalés
Type d'allocation : bourse du ministère de la recherche Tunisien
Date de début de l'allocation de doctorat : 2009
Date de soutenance (si la thèse est soutenue) : 27 septembre 2013
Programme finançant la recherche : contrat industriel (Groupe Salins)
Situation actuelle du docteur (si la thèse est soutenue) : ATER Université Jean Monnet (Saint Étienne)
Pourcentage de participation du directeur à l'encadrement en cas de co-direction : 50 %
Autre directeur proposé (éventuellement)
Nom - Prénom : Militon Cécile
Corps : MCF
Adresse mail : [email protected]
Laboratoire (i.e. formation contractualisée de rattachement, éventuellement équipe au sein de cette formation) : Institut
Méditerranéen d’Océanologie (MIO) - UM 110, Aix Marseille Université, Sud Toulon Var Université
CNRS/IRD - OSU Institut Pythéas
Choix de cinq publications récentes (souligner éventuellement les étudiants dirigés co-signataires) :
(1) Corsellis Y., Krasovec M., Sylvi L., Cuny P., Militon C. (in press) Oil removal and effects of spilled oil on active
microbial communities in a Mediterranean hypersaline lake. Extremophiles
(2) Militon C., Hamdi O., Michotey V., Fardeau M.L., Ollivier B., Bouallagui H., Hamdi M., Bonin P. (2015) Ecological
significance of Synergistetes in the biological treatment of tuna cooking wastewater by an anaerobic sequencing batch
reactor. Environ Sci Pollut R 22: 18230-18238.
(3) Militon C., Jézéquel R., Gilbert F., Corsellis Y., Sylvi L., Cravo-Laureau C., Duran R., Cuny P. (2015). Dynamics of
bacterial assemblages and removal of polycyclic aromatic hydrocarbons in oil-contaminated coastal marine sediments
subjected to contrasted oxygen regimes. Environ Sci Pollut R 22: 15260-15272.
(4) Ferrando A., Gonzalez E., Franco M., Commendatore M., Nievas M., Militon C., Stora G., Gilbert F., Esteves J.L.,
Cuny P. (2015) Oil spill effects on macrofaunal communities and bioturbation of pristine marine sediments (Caleta
Valdés, Patagonia, Argentina): experimental evidence of low resistance capacities of benthic systems without history of
pollution. Environ Sci Pollut R 22: 15294-15306.
(5) Djeridi I., Militon C., Grossi V., Cuny P. (2013) Evidence for surfactant production by the haloarchaeon Haloferax sp.
MSNC14 in hydrocarbo n-containing media. Extremophiles 17(4):669-75.
Thèses encadrées ou co-encadrées au cours des quatre dernières années
Nom : Yannick Corsellis
Intitulé : Dynamique des hydrocarbures et des communautés hydrocarbonoclastes dans un lac hypersalé
Type d'allocation : MENRT
Date de début de l'allocation de doctorat : octobre 2013
Date de soutenance (si la thèse est soutenue) : décembre 2016
Programme finançant la recherche : projet EC2CO INSU BEMOL
Situation actuelle du docteur (si la thèse est soutenue) :
Pourcentage de participation du directeur à l'encadrement en cas de co-direction : 50 %
Nom : Djeridi Ikram
Intitulé : Biodégradation des hydrocarbures dans les environnements hypersalés
Type d'allocation : bourse du ministère de la recherche Tunisien
Date de début de l'allocation de doctorat : 2009
Date de soutenance (si la thèse est soutenue) : 27 septembre 2013
Programme finançant la recherche : contrat industriel
Situation actuelle du docteur (si la thèse est soutenue) : ATER Université Jean Monnet (Saint Étienne)
Pourcentage de participation du directeur à l'encadrement en cas de co-direction : 50 %