Titre de l'écran-titre (visionné le 1 novembre 2023) / Longtemps, les effets bénéfiques sur la santé des flavan-3-ols, la classe de (poly)phénols la plus consommée dans la diète occidentale, ont été associés à leur effet antioxydant dans l'organisme. Toutefois, moins de 10% de ces molécules sont absorbées dans l'intestin grêle, ce qui ne permet pas de procurer un effet antioxydant significatif dans l'organisme. Puisque la majorité des flavan-3-ols (> 90%) se rend jusqu'au côlon, l'interaction bidirectionnelle entre les flavan-3-ols et le microbiote intestinal expliquerait plutôt leurs effets sur la santé. D'une part, certaines bactéries du microbiote intestinal sont en mesure de dégrader les flavan-3-ols en métabolites bioactifs et biodisponibles. D'autre part, les flavan-3-ols peuvent moduler la composition du microbiote intestinal en favorisant la croissance des bactéries bénéfiques et en inhibant les bactéries pathogènes. De plus, les résultats des grandes études cliniques visant à démontrer l'effet des flavan-3-ols sur la santé sont souvent très hétérogènes en raison de la grande variabilité inter-individuelle de la capacité du microbiote intestinal à convertir ces molécules en métabolites. Afin de caractériser cette variabilité inter-individuelle, il a été proposé de stratifier la population en phénotypes métaboliques définis par la production de métabolites issus de la dégradation de (poly)phénols spécifiques par le microbiote intestinal, nommés métabotypes, mais aucune définition claire n'a encore été obtenue avec les flavan-3-ols. Le but de cette thèse est de caractériser l'interaction bidirectionnelle entre les flavan-3-ols et le microbiote intestinal, ainsi que la variabilité inter-individuelle qui en découle. Plus spécifiquement, ces travaux visent à améliorer les méthodes d'analyses des métabolites microbiens de flavan-3-ols, à définir les métabotypes associés au métabolisme des flavan-3-ols par le microbiote intestinal et à évaluer la capacité de ces molécules à moduler positivement la composition du microbiote intestinal. Dans un premier temps, une technique d'hydrolyse enzymatique a été mise au point afin de pouvoir quantifier efficacement les métabolites microbiens de flavan-3-ols dans l'urine à l'aide de standards analytiques abordables et disponibles commercialement. De plus, une nouvelle méthode de quantification à haut débit a été développée afin de réduire le temps d'analyse d'environ 15 minutes à seulement quelques secondes. Ensuite, cette approche a été appliquée à une étude clinique où 39 sujets ont consommé un extrait de canneberge riche en flavan-3-ols durant 4 jours. De plus, les échantillons fécaux prélevés avant l'intervention ont permis d'effectuer une cinétique de dégradation in vitro (i) d'épicatéchine, un flavan-3-ol monomérique pur servant de modèle, et des extraits purifiés en flavan-3-ols polymériques (ii) d'aronie et (iii) de canneberge durant 24h. L'étude du métabolisme microbien de l'épicatéchine a mis en évidence que les sujets se regroupaient en métabotypes sur la base de leur vitesse de métabolisation de ce substrat et de leur production de métabolites spécifiques. En effet, des métabolisateurs lents et rapides, ainsi que trois profils métaboliques distincts, associés à des microbiotes intestinaux spécifiques, ont pu être identifiés. Toutefois, il n'a pas été possible de définir des métabotypes associés au métabolisme des flavan-3-ols d'aronie et de canneberge. Ces cinétiques ont plutôt mis en évidence que les flavan-3-ols polymériques d'aronie et de canneberge n'étaient que très peu dégradés (< 1%) par le microbiote intestinal. Ce résultat a également été confirmé par l'analyse de l'excrétion urinaire des métabolites microbiens de flavan-3-ols avant et après la supplémentation avec l'extrait de canneberge. Toutefois, l'étude métataxonomique des échantillons fécaux des 39 sujets suite à la supplémentation en flavan-3-ols de canneberge a permis de démontrer un effet bifidogénique, c'est-à-dire une stimulation de la croissance des espèces bactériennes associées au genre Bifidobacterium. De plus, ces travaux ont permis de démontrer que l'extrait de canneberge modulait différemment le microbiote intestinal des individus, dépendamment de sa composition initiale. En effet, l'extrait de canneberge permettait de favoriser la croissance de Fæcalibacterium chez les sujets ayant Prevotella dans leur microbiote initial. Ces résultats confirment que les flavan-3-ols polymériques sont capables de moduler le microbiote intestinal, et ce malgré leur faible métabolisation. En somme, l'approche multidisciplinaire, allant de la chimie analytique à la microbiologie, utilisée dans le cadre de cette thèse a permis de caractériser l'interaction bidirectionnelle entre les flavan-3-ols et le microbiote intestinal, autant in vitro qu'in vivo, et de mieux comprendre la variabilité inter-individuelle qui y est associée. Ces travaux pavent la voie au développement d'approches de nutrition personnalisée. / Health benefits of flavan-3-ols, the most consumed (poly)phenols class in the Western diet, were previously attributed to their antioxidant activity within the host. However, less than 10% of these molecules are absorbed in the small intestine. Hence, they cannot exert significant antioxidant activity in the host. Since the majority (> 90%) reaches the colon, their bidirectional interaction with the gut microbiota rather explains their positive effects on health. On the one hand, specific gut bacteria can convert flavan-3-ols into bioavailable and potentially bioactive metabolites. On the other hand, flavan-3-ols can positively modulate the composition of the gut microbiota by stimulating the growth of beneficial bacteria and by inhibiting the pathogenic ones. In addition, the results obtained in large clinical trials attempting to demonstrate the effect of flavan-3-ols are heterogeneous due to the high inter-individual variability of the capacity of the gut microbiota to convert these molecules into metabolites. To characterize this inter-individual variability, it has been proposed to stratify the population into metabolic phenotypes defined by the production of metabolites from the metabolism of specific (poly)phenols by the gut microbiota, so called metabotypes, but no clear definition has yet been obtained with flavan-3-ols. This thesis aimed to characterize the bidirectional interaction between flavan-3-ols and gut microbiota, as well as the resulting inter-individual variability. Specifically, the goals were to improve the methods for microbial flavan-3-ols metabolites quantification, to define the metabotypes associated with the metabolism of flavan-3-ols by the gut microbiota and to assess the capacity of these molecules to positively modulate the composition of the gut microbiota. First, a method using enzymatic hydrolysis was developed to accurately quantify microbial flavan-3-ols metabolites in urine with affordable and commercially available analytical standards. In addition, a new high-throughput method was developed to reduce the analysis time from around 15 minutes to just a few seconds. Then, this approach was applied to a clinical study involving 39 subjects who consumed a flavan-3-ols-rich cranberry extract for 4 days. In addition, fecal samples collected before the intervention were used to perform in vitro degradation kinetics of (i) epicatechin, a pure monomeric flavan-3-ol used as a model, and purified polymeric flavan-3-ols from (ii) aronia and (iii) cranberry for 24h. Results obtained from microbial metabolism of epicatechin revealed that subjects clustered into metabotypes based on their conversion rate of epicatechin and on the production of specific metabolites. In fact, slow and fast metabolizers, as well as 3 distinct metabolic profiles, associated with specific gut microbiota, were identified. However, it was not possible to define metabotypes associated with the metabolism of flavan-3-ols from aronia and cranberry. These experiments rather demonstrated that the polymeric flavan-3-ols from aronia and cranberry were only slightly degraded (< 1%) by the intestinal microbiota. This result was also confirmed by the analysis of urinary excretion of microbial flavan-3-ol metabolites before and after supplementation with the cranberry extract. However, metataxonomics analysis of the fecal samples of the 39 subjects following supplementation with cranberry extract demonstrated a bifidogenic effect, i.e. stimulation of the growth of bacterial species associated with the genus Bifidobacterium. In addition, we demonstrated that cranberry extract supplementation differently modulated the gut microbiota of the participants, depending on its initial composition. Indeed, cranberry extract promoted the growth of Fæcalibacterium in subjects with Prevotella in their initial microbiota. These results confirm that polymeric flavan-3-ols can modulate the gut microbiota, despite their low metabolism. In conclusion, the multidisciplinary approach, ranging from analytical chemistry to microbiology, used in this thesis allowed to characterize the bidirectional interaction between flavan-3-ols and the intestinal microbiota, both in vitro and in vivo, and to better understand the inter-individual variability associated with it. This work paves the way for the development of personalized nutrition approaches.

La tordeuse des bourgeons d’épinette (Choristoneura fumiferana) est l'un des insectes ravageurs les plus destructeurs au Canada. La principale méthode de contrôle de cet insecte est l’insecticide à base de bactéries Bacillus thurigiensis (BT). La communauté bactérienne de l'intestin de la tordeuse des bourgeons de l'épinette pourrait jouer un rôle dans l'action insecticide de BT, en plus de son rôle potentiel dans le métabolisme de matière ligneuse. Cette étude visait à obtenir un premier aperçu des communautés bactériennes de l'intestin de C. fumiferana et de mesurer l'effet des changements de régime alimentaire sur la composition de ces communautés. Un groupe de larves a été élevé dans le laboratoire sur diète synthétique McMorran, tandis que les deux autres groupes ont été recueillis sur le terrain sur le sapin baumier et l'épinette noire. L'intestin moyen de larves a été extrait, broyé et l'ADN en a été extrait. La région V6-V8 des petites sous-unités ribosomiques 16S bactériennes a été amplifiée puis séquencée avec 454 GS FLX-titanium. Les séquences obtenues ont été traitées, regroupées et classées avec le logiciel mothur. Nous avons trouvé que le microbiote intestinal de la tordeuse était dominé par des Proteobactéries, principalement du genre Pseudomonas. En outre, le microbiote des larves élevées sur l'alimentation synthétique était beaucoup plus riche en termes de diversité taxonomique que pour les larves recueillies sur le terrain, et beaucoup plus uniforme entre chaque échantillon. Nous en avons donc conclu que différentes méthodes d’élevage favorisaient différentes communautés microbiennes dans l’intestin de C. fumiferana. Il reste à déterminer si cette différence est dûe au génotype de l’insecte, son alimentation ou son environnement, et quel impact ont ces différences sur les capacités métaboliques de l’insecte.

Ce projet s’est intéressé à l’impact qu’exerce l’ensemencement du Saumon atlantique sur le processus de recrutement des souches microbiennes commensales en milieu naturel. Puisque le taux de survie des saumons ensemencés reste faible par rapport à celui des individus sauvages de la même population génétique, il est essentiel d’évaluer dans quelle mesure l’acclimatation du microbiote aux conditions de pisciculture persiste après l’introduction des individus en milieu naturel. L’objectif de ce projet était de comparer la composition du microbiote de tacons de saumons, nés en pisciculture, deux mois suivant leur introduction en rivière avec celle des tacons sauvages. L’hypothèse était que l’élevage en pisciculture induit un effet à long terme sur le microbiote des individus ensemencés. Différents sites corporels ont été comparés; le mucus cutané, trois sections de l’intestin (proximale, médiane, et distale) ainsi que le bol alimentaire associé à chacune de ces trois sections, en plus du contenu stomacal. Enfin, tous les individus ont été génotypés à l’aide de 17 marqueurs microsatellites. Les résultats présentés montrent que les individus ensemencés ont un microbiote différent de celui de leurs congénères sauvages. Ces résultats mettent en évidence une empreinte sur le microbiote des conditions précoces. Une capacité d’acclimatation du microbiote cutané ainsi qu’une forte résistance à la colonisation du microbiote intestinal aux bactéries sauvages ont été notés. Ce projet génère des connaissances inédites dans le domaine de l’écologie microbienne, utilisables pour l’optimisation des méthodes de conservation et supporte les recommandations de reconstituer le plus possible l’environnement naturel lors de l’élevage de poissons destinés à la restauration de populations naturelles. Des études complémentaires seront nécessaires afin d’approfondir notre compréhension des processus moléculaires liés au recrutement du microbiote et sur la relation entre la faible survie des individus ensemencés et l’impossibilité de recruter certaines fonctions bactériennes clés après l’ensemencement. / Here we examine the impact exerted by the Atlantic salmon stocking methods on the microbiota recruitment processes of microbial commensals in the wild. Because mortality rate of stocked salmon remains higher than that of wild ones despite sharing the same genetic background, it becomes essential to assess to which extent the acclimation of the microbiota in hatchery persists after the introduction of fishes in the wild. Our objective was to compare hatchery reared and stocked parrs with wild parrs’ microbiota belonging to the same genetic population, two months after stocking. We hypothesized that rearing conditions in hatcheries had long-term effects on the microbiota of stocked parrs after stocking. To do so, we examined the microbiota composition from various samples of stocked and wild parrs; the cutaneous mucus, three sections of the intestine (proximal, median and posterior) and the food bowl associated to these sections, as well as the stomach content. In addition, all specimens were genotyped with 17 microsatellites markers. The results show that stocked parrs’ microbiota differs than that from their wild relatives and suggest that hatchery conditions have long term effects on the microbiota. Moreover, our results suggest an imprinting on the microbiota associated with early conditions. Moreover, a high adaptive capacity of the cutaneous mucus microbiota and a high colonization resistance of the intestinal microbiota were observed. In addition to generate knowledge regarding the long-term effects of early life conditions on the microbiota composition, this project support previous recommendation to mimic the natural environment (including the microbial environment) in hatchery for conservation programs. Further studies on the molecular processes occurring during the microbiota ontogeny in hatchery as well as on the contribution of the microbiota for stocked parrs’ survival after their introduction in the wildand their incapacity to recruit key symbionts in the wild would be needed.

Notre objectif est d’étudier la façon dont le diabète affecte les interactions hôte-bactéries en mettant l'accent sur la diversité microbienne dans les poches parodontales profondes et peu profondes utilisant la technique d’analyse clonage du gène de l'ARNr 16S. Parmi les 1650 clonages en 12 patients sélectionnés pour l’étude, nous avons identifié plusieurs espèces bactériennes. En effet, dans les deux groupes, nous avons mis en évidence des espèces comme Tannerella forsythia, Porphyromonas gingivalis, Treponema denticola et Fusobacterium nucleatum, avec peu de différence, sauf une prévalence accrue des bactéries considérées pathogènes par rapport du complexe de couleur décrit par Socransky.

L’intestin humain contient une variété de microbes commensaux qui sont représentés par divers organismes appartenant aux trois domaines de la vie où les Eukarya sont essentiellement représentés par le règne des champignons. La levure commensale et opportuniste Candida albicans a été identifiée comme étant le champignon le plus commun dans l’intestin des humains sains. Des études récentes soutiennent que malgré leur faible abondance les levures du genre Candida peuvent altérer l'équilibre du microbiote et conduire à des dysbioses ou des pathologies récurrentes comme la maladie de Crohn et les colites ulcéreuses. Il a été démontré que le microbiote commensal joue un rôle essentiel dans la protection de l’intestin contre la colonisation par des bactéries pathogènes et des pathobiontes. Cependant, jusqu'à présent, on ignore si la prolifération ou la pathogénicité de C. albicans peuvent être contrôlées par d'autres microbiotes fécaux. Dans cette étude, nous avons démontré que le métabolome microbien de l'intestin humain exerce une activité antifongique contre C. albicans et d’autres levures qui résident au niveau intestinal. Ces métabolites inhibent plusieurs traits de virulence de C. albicans incluant la filamentation et l'invasion des cellules humaines. De plus, un crible génétique chez C. albicans a suggéré que TOR est la cible moléculaire de la ou des molécules antifongiques du métabolome microbien de l'intestin humain. / The human gut contains a variety of commensal microbes which are composed of diverse organisms that belong to all three domains of life with Eukarya primarily represented by fungi. The commensal / opportunistic yeast Candida albicans has been reported as the most common fungus in the gut of healthy humans. Recent evidences support that, this small fraction can alter the microbiota equilibrium leading to dysbiosis and diseases like inflammatory bowel diseases. It has been demonstrated that commensal microbiota plays a critical role in the protection of the gut against colonization by other bacterial pathogens and pathobionts. However, so far, whether C. albicans overgrowth or pathogenicity are controlled by other fecal microbiota is not known. In this study, we showed that the human microbial gut metabolome (GM) exerts an antifungal activity against different intestinal-resident yeasts including hyphal growth and the invasion of human enterocytes of C. albicans. Furthermore, a genetic screen in C. albicans suggested that TOR is the molecular target of the antifungal molecule(s) of the GM.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2017-2018 / Pseudomonas aeruginosa est une bactérie pathogène opportuniste qui cause des infections pulmonaires chroniques chez les gens atteints de fibrose kystique (FK). Certaines souches, adaptées au microenvironnement des poumons FK, se distinguent, entre autres, par une résistance accrue aux antibiotiques et une formation abondante de biofilm. L'étude d'isolats provenant de patients FK est nécessaire afin de comprendre les déterminants génétiques expliquant cette adaptation et trouver de nouveaux moyens de lutter contre cette bactérie. Une librairie de mutants de LESB58, souche épidémique chez les patients FK, a été créée en 2009. Dans l’étude présentée ici, un criblage successif dans trois hôtes différents a été réalisé sur ces mutants, permettant d'identifier un mutant particulièrement peu virulent : le mutant STM PALES_11731. Ce mutant, contrairement à la souche sauvage, s'est avéré incapable de former des biofilm-like structures (BLS), une forme d'agrégation bactérienne ressemblant à du biofilm, mais flottant dans le milieu de culture. Afin d’évaluer ce phénomène chez différentes souches, la formation de biofilm adhéré et de BLS chez LESB58 et trois autres souches (la référence PAO1 et deux souches environnementales, PPF-1 et Urg-7) a été comparée à l'aide d'une nouvelle approche de quantification par analyse d'images. L’effet de cations divalents sur la formation de ces structures a également été exploré. Une diversité dans les phénotypes de formation de biofilms et de BLS et a été observée. Un manque de corrélation entre la formation de biofilms adhérés et de BLS a également été noté, suggérant que ces phénomènes pourraient ne pas être directement reliés et soulevant plusieurs questions sur les mécanismes de formation des BLS. Les résultats de ce projet de maîtrise indiquent que les BLS pourraient jouer un rôle dans la virulence de P. aeruginosa chez les patients FK et soulèvent l’importance de déterminer les mécanismes moléculaires ou physiques responsables de leur formation. / Pseudomonas aeruginosa is an opportunistic bacterial pathogen known to cause chronic lung infections in cystic fibrosis (CF) patients. Some strains, adapted to the CF lung microenvironment, show distinguishing phenotypes such as an increased resistance to antibiotic treatments and an enhanced biofilm formation. The study of P. aeruginosa isolates from CF patients is necessary to understand the genetic determinants explaining this adaptation and to allow the development of new ways to fight this bacterium. A library of LESB58 mutants has been created in 2009. LESB58 is an epidemic strain among CF patients. In the study presented here, a sequential screening in three different hosts has been performed, leading to the identification of a mutant with a strong virulence defect: the STM PALES_11731 mutant. This mutant, contrary to the wild type, was unable to form biofilm-like structures (BLSs), a type of bacterial aggregation resembling biofilm, but floating in the culture medium. To assess this phenomenon among P. aeruginosa strains, the formation of adhered biofilm and BLSs in LESB58 and three other strains (the reference strain PAO1 and two environmental strains, PPF-1 and Urg-7) was compared using a novel image analysis quantification approach. The impact of the addition of divalent cations on the formation of those structures was also assessed. The results obtained demonstrate some diversity of biofilm and BLS formation in this bacterial species. They also reveal a lack of correlation between the BLS and adhered biofilm formation response to the ion treatment, suggesting that these two phenomena might not be directly related and raising questions about the mechanisms of BLS formation. The results of this project indicate that BLSs could play a role in the virulence of P. aeruginosa in CF patients and highlight the importance, in a future study, of studying the molecular and physical mechanisms responsible for their formation.

Dans cette étude, le potentiel préventif et thérapeutique envers les maladies parodontales de deux coumarins, l'auraptène et le lacinartin, a été évalué. D a été démontré que seul le lacinartin inhibe significativement la croissance de Porphyromonas gingivalis en milieu de culture complexe. Toutefois, en conditions limitantes en fer, les deux composés ont inhibé la croissance de P. gingivalis. Le lacinartin s'est également avéré capable de réduire la formation du biofilm de P. gingivalis et de le désorber. Des essais d'adhérence ont révélé que ces deux coumarins inhibent l'adhérence de P. gingivalis aux cellules épithéliales buccales. Quant à leur potentiel anti-inflammatoire, il a été démontré que ces composés interfèrent avec la sécrétion de médiateurs inflammatoires dans un modèle de macrophages. Enfin, les deux coumarins ont montré une capacité à inhiber l'activité enzymatique de proteases bactériennes et tissulaires. En conclusion, les résultats obtenus suggèrent que l'auraptène et le lacinartin possèdent des propriétés pouvant être bénéfiques dans la prévention et le traitement des maladies parodontales.

Le lait cru constitue un milieu de culture favorable au développement de microorganismes dès la ferme. Malgré les différentes actions comme les nettoyages, la conservation au froid et les traitements thermiques utilisés pour limiter le développement ou détruire les bactéries pathogènes et responsables de l'altération du lait, ces dernières peuvent persister, parfois grâce à la formation de biofilms. Elles vont pouvoir s'établir sur les surfaces des équipements laitiers et seront responsables de pertes financières importantes. L'objectif de ce projet était de former des modèles de biofilms mixtes reproductibles à partir de bactéries isolées de l'environnement laitier afin d'étudier leur capacité à former des biofilms et caractériser ces derniers. Pour cela, six souches bactériennes thermorésistantes responsables d'altérations ont été sélectionnées. Leur capacité à former des biofilms a été évaluée par méthode statique avec des microplaques de 96 puits. Ensuite, les interactions entre les bactéries ont été étudiées grâce à des tests sur géloses. Enfin, la formation de biofilms a été reproduite par méthode dynamique avec un bioréacteur de type CDC. Les résultats de cette étude ont permis de mettre en évidence que des souches de Pseudomonas aeruginosa, Bacillus licheniformis, Streptococcus thermophilus et Enterococcus faecalis sont de fortes productrices de biofilms alors que les souches Clostridium tyrobutyricum et Rothia kristinae sont de faibles productrices de biofilm. En condition mixte, les bactéries fortement productrices de biofilms sont dominantes. Il ne semble pas y avoir de réactions antagonistes entre les bactéries à l'exception de P. aeruginosa qui pourrait freiner la croissance de B. licheniformis et E. faecalis. Les connaissances sur les biofilms mixtes acquises lors de cette étude, ainsi que les interactions observées entre les bactéries, permettront d'envisager des stratégies de contrôle impliquant notamment des phénomènes de compétition au sein des biofilms. / Raw milk is a rich culture medium allowing the development of microorganisms from the farm. Despite the various actions such as cleaning, cold storage and heat treatments used to limit the development of milk pathogenic and spoilage bacteria, they can persist due to the formation of biofilms. They will be able to establish themselves on the surfaces of dairy equipment and will be responsible for significant financial losses. The objective of this project was to establish reproducible multi-species biofilm models from bacteria isolated from the dairy environment in order to study their ability to form biofilms and characterize them. To do this, six heat-resistant bacterial strains responsible of milk adulteration were selected. Their ability to form biofilms was evaluated by a static method with 96-wells microtiter plates. Then, interactions between bacteria were studied through agar tests. Finally, the formation of biofilms was dynamically reproduced with a CDC biofilm reactor. The results of this study have shown that strains such as Pseudomonas aeruginosa, Bacillus licheniformis, Streptococcus thermophilus and Enterococcus faecalis are strong biofilm producers while Clostridium tyrobutyricum and Rothia kristinae are weak biofilm producers. In multi-species biofilms, bacteria producing strong biofilms take over weak producers. There do not appear to be any antagonistic reactions between bacteria except P. aeruginosa which may inhibit the growth of B. licheniformis and E. faecalis. The knowledge on multispecies biofilms acquired during this study, thanks to the model formed as well as the interactions observed between bacteria, will make it possible to consider control strategies involving competition phenomena within biofilms.

Les teneurs élevées en mercure des sols Guyanais suscitent beaucoup d’attention de par les conséquences écotoxicologiques qui en découlent. Dans cet écosystème tropical particulier, notre recherche a eu pour objectifs i) d’évaluer l’importance des oxydes de fer dans la fixation du mercure ii) d’étudier l’impact des processus biogéochimiques dans la remobilisation de ce métal et iii) d’évaluer l’impact de ce mercure mobile sur le fonctionnement et la diversité génétique des communautés microbiennes du sol. Afin d’atteindre ces objectifs deux volets ont été abordés, avec comme matériel d’étude des sols naturels provenant d’une toposéquence proche d’un ancien site orpaillé, situé dans les environs du village de Cacao, et des sols jamais orpaillés de la forêt de Patagai. Dans le premier volet, les résultats obtenus ont montré que les quantités de mercure dans les sols étudiés diminuent le long de la toposéquence, des oxisols aux sols hydromorphes, de même que les teneurs en fer et ceci en étroite relation avec les conditions réductrices et les mouvements probables des nappes d’eau. Les analyses pédologiques combinées à des extractions chimiques sélectives des formes d’oxydes de fer ont permis de montrer l’importance de ces derniers et de leurs propriétés cristallochimiques dans la fixation du mercure. Ces résultats ont logiquement ouvert la voie à une étude microbiologique, visant à évaluer la capacité des bactéries ferri-réductrices à mobiliser le mercure, dans des conditions physico-chimiques réductrices proches de celles rencontrées en conditions naturelles. Menée en microcosme au laboratoire et en présence d’une source de carbone facilement biodégradable, cette étude a mis en évidence une redistribution du mercure parallèlement à l’activité ferri-réductrice bactérienne. Le rôle méthylateur de ces bactéries expliquerait les fortes concentrations de methylmercure (MeHg) rapportées dans les sols inondés de notre site d’étude. Le second volet de ce travail a été consacré à l’impact d’un apport du mercure sur les communautés microbiennes telluriques. Ce volet a été abordé à travers une approche multiscalaire combinant chimie, microbiologie, enzymologie et biologie moléculaire. Les résultats obtenus ont confirmé que l’effet du mercure dépend des teneurs appliquées. Alors que la densité microbienne ne semble pas modifiée, les diversités spécifiques, fonctionnelles ainsi que les cinétiques de minéralisation de carbone sont rapidement influencées par des fortes concentrations en mercure (20 µg/g de sol). D’autre part, si l’application du mercure a montré une modification irréversible à long terme de la structure génétique des communautés microbiennes, un phénomène de résilience a été rapidement constaté au niveau de la minéralisation du carbone et de la diversité fonctionnelle. Un travail complémentaire a permis de mettre en place une méthode d’évaluation multidimensionnelle de la résilience des communautés microbiennes à un stress environnemental / Guyanese soils contain high concentrations of mercury due to high geological background concentrations and locally to past gold-mining. The dynamics of this mercury is actually a major environmental and health preoccupation. In this particular ecosystem, the objectives of this thesis were to determine i) the importance of iron oxides in mercury distribution in soils, ii) the impact of microbial ferrireducing bacteria on the remobilisation of this toxic heavy metal, and iii) the impact of mercury pollution on the activity and genetic structure of soil microbial communities. This was assessed through two approaches, the first using soils sampled along a natural ferrallitic toposequence of a catchment basin, partly gold-mined up to 1950, near the village of Cacao. And the second using soils sampled from the forest of Patagai that records no past gold mining. Our results showed that the quantities of mercury decreased along the toposequence along with total iron contents, from the well drained oxisols to the hydromorphic talwegs. This happened in close relation to reductive conditions and watershed dynamics. The soil analyses combined to chemical extractions of amorphous and crystalline iron forms revealed the importance of the latter in mercury adsorption. These results logically brought us to study the impact of microbial activity, and more precisely bacterial iron reduction, on the remobilisation of mercury in these soils. This was carried out in reductive conditions similar to those encountered in natural conditions. In presence of available carbon, these experiments showed that ferri-reducing activity could solubilise significant quantities of iron, thus simultaneously mobilizing mercury. However, we did not detect an increase in dissolved mercury, presumably because it was re precipitated as HgS. Never the less, we observed variations in the amount of mercury associated to iron oxides during incubation. The second part of this work studied the impact of mercury on soil microbial communities. We approached this through a multidisciplinary study including chemistry, microbiology and molecular biology. Results confirmed that the effect of mercury depends on the concentration of Hg applied. While microbial biomass and numbers did not seem to be affected, the genetic structure as well as the functional diversity and carbon mineralisation were rapidly affected by high mercury concentrations (20 µg g-1 of soil). More over, we observed a rapid resilience in carbon mineralisation and functional diversity whereas genetic structure was durably modified. Complementary work enabled us to set up a multidimensional method to evaluate microbial community’s resistance and resilience to an environmental stress

Le cycle biogéochimique des lipides a été étudié en milieu marin côtier anthropisé. Ce travail est basé sur l’analyse chimique des stocks de lipides par CCM/DIF et la mesure de leur hydrolyse par les communautés bactériennes associées à ces stocks. Un développement méthodologique a eu pour objectif d’identifier les bactéries marines possédant l’activité lipase. Le substrat testé (ELF-palmitate), vendu comme marqueur potentiel des lipases, n’est pas hydrolysé spécifiquement par ces dernières. Par conséquent, il ne constitue pas un outil adéquat pour l’identification des bactéries lipases en milieu marin. L’étude temporelle réalisée en baie de Marseille a permis de déterminer les caractéristiques côtières propres à la baie, et de les comparer à des mesures obtenues antérieurement en milieu hauturier (site DYFAMED, Mer Ligure). Alors qu’ils représentent 1 à 7 % du carbone organique dissous (COD) en milieu hauturier, les lipides peuvent représenter jusqu’à 16% du COD en baie de Marseille en période de forte productivité, soulignant une forte accumulation de ces composés dans la matière organique dissoute (MOD). L’influence des apports côtiers dans la distribution des lipides biogéniques n’apparaît pas de manière aussi flagrante qu’on pouvait s’y attendre. Leur distribution est clairement contrôlée par les alternances saisonnières, comme dans le milieu hauturier. Ainsi, leur temps de résidence varie de 0.8-8 jours en fonction de l’activité bactérienne et de la saison. Les apports lipidiques d’origine anthropique (hydrocarbures) sont détectés à des concentrations parfois très élevées en 2007 en baie de Marseille. Entre 2007 et 2008, une forte diminution des concentrations en lipides et hydrocarbures dissous pourrait être liée à la mise en place d’un étage biologique dans le traitement des eaux usées de la ville de Marseille. Ce traitement supplémentaire aurait en effet pour principale conséquence de diminuer les apports en MOD dans les eaux usées rejetées par l’émissaire de Cortiou. Cette hypothèse implique que l’influence du panache de Cortiou soit visible jusqu’à la station Sofcom, située au milieu de la rade sud de la baie de Marseille / The biogeochemical cycle of lipids has been studied in a marine coastal anthropized environment. This work is based on chemical analysis of lipids by TLC/FID and the measurement of their hydrolysis rates by the associated bacterial communities. A methodological development aimed to identify lipase marine bacteria. The tested substrate (ELF-palmitate), sold as a potential marker of lipases, was not specifically hydrolyzed by the latter. Therefore, it is not an appropriate tool for the identification of marine lipase bacteria. The time series conducted in the Bay of Marseille (April 2007 – December 2008) allowed the determination of coastal characteristics of the bay and their comparison with previous measurements, obtained in the open Mediterranean Sea (DYFAMED, Ligurian sea). While they represent 1 to 7% of de dissolved organic carbon (DOC) at the offshore station, lipids may represent up to 16% of DOC in the Bay of Marseille, during periods of high productivity, underlining a strong accumulation of these compounds in the dissolved organic matter (DOM). The coastal inputs did not influence the distribution of biogenic lipids as was expected. Their distribution was clearly controlled by season, as in the offshore site. Accordingly, their residence time ranged from 0.8-8 days depending on bacterial enzyme activity and season. Lipidic anthropogenic inputs (hydrocarbons) were occasionally detected at very high concentrations in the Bay of Marseille during the year 2007. Between 2007 and 2008, a significant decrease in dissolved biogenic lipid and hydrocarbon concentrations could be related to the establishment of a biological treatment of wastewaters from Marseille. Indeed, this additional processing was expected to lead to the decrease of DOM inputs in wastewaters. This hypothesis implies that the plume of the wastewaters from Cortiou could influence the quality of OM at the Sofcom station, located in the centre of the Bay of Marseille.