No description available.

Lake Vanda is a meromictic, permanently ice-covered lake in the McMurdo Dry Valleys. The McMurdo Dry Valleys are a polar desert in Southern Victorialand Antarctica. This area experiences very little rainfall and very cold average temperatures, around –20°C. Lake Vanda has an unusual limnological profile, with a sharp physical and chemical gradient at about 60 m where the water transitions from cold, oxic, and fresh, to warm, hypersaline, and sulfidic; CaCl2 rather than NaCl is the dominant salt. Aerobic enrichment techniques were used to isolate what turned out to be several strains of a species of Chromohalobacter, a genus of the Gammaproteobacteria, from Lake Vanda deep waters, while targeted enrichments for anaerobic and spore-forming bacteria were negative. The isolates were characterized for their temperature and pH optima, carbon and nitrogen nutrition, and salt tolerance and requirements. The results showed the organisms to be obligately aerobic with a broad pH range (optima pH 7). The isolates used some sugars and organic acids but not alcohols or fatty acids for energy and cell carbon, and showed a moderate requirement for NaCl but no requirement for CaCl2, even though CaCl2 is the predominant salt in their environment.

No / A prototype instrument, under development at the University of Leicester, for the future European Space Agency (ESA) ExoMars mission, was used for the analysis of microbial pigments within a stratified gypsum crust from a hypersaline saltern evaporation pond at Eilat (Israel). Additionally, the same samples were analysed using a miniaturized Raman spectrometer, featuring the same 532 nm excitation. The differences in the position of the specific bands, attributed to carotenoid pigments from different coloured layers, were minor when analysed by the ESA prototype instrument; therefore, making it difficult to distinguish among the different pigments. The portable Delta Nu Advantage instrument allowed for the discrimination of microbial carotenoids from the orange/green and purple layers. The purpose of this study was to complement previous laboratory results with new data and experience with portable or handheld Raman systems, even with a dedicated prototype Raman system for the exploration of Mars. The latter is equipped with an excitation wavelength falling within the carotenoid polyene resonance region. The ESA prototype Raman instrument detected the carotenoid pigments (biomarkers) with ease, although further detailed distinctions among them were not achieved.

La recherche sur le traitement des eaux usées industrielles prend de plus en plus d’importance à cause de la complexité des effluents que les industries rejettent. Parmi ces effluents, 5% (v/v) ont une salinité variant entre 3 et 350 g/L en chlorure de sodium (NaCl), la salinité étant la quantité de sels minéraux dissous dans l'eau. Les réglementations environnementales sont de plus en plus strictes de sorte que les procédés de traitement utilisés pourraient devenir inappropriés. Les effluents salins en particulier sont souvent incapables de satisfaire les réglementations de rejet des eaux usées, à cause de leur difficulté de traitement dûe au mélange complexe de matière organique et de sel. Le bon fonctionnement des procédés biologiques conventionnels est souvent négativement affecté par la présence de ce dernier. C’est donc vers les procédés physico-chimiques que les industries se sont tournées pour traiter les effluents salins. Mais ceux-ci étant très coûteux en termes d’opération et de maintenance, la recherche s’est concentrée sur la faisabilité du traitement d’effluents salins par procédés biologiques, plus économiques. Les nouvelles recherches sur des bactéries résistantes au sel (halophiles et halotolérantes) appliquées aux traitements biologiques, bien que peu nombreuses encore, sur la sélection bactérienne et la bioaugmentation ouvrent de nouvelles possibilités quant au traitement biologique de la matière organique présente dans les effluents salins. Cette étude a donc pour objectif principal de valider la biofiltration aérobie pour le traitement du méthanol à l’état liquide en milieu salin. Pour cela, on a réalisé le suivi de divers paramètres opératoires (concentration du méthanol à l’entrée du réacteur, charge organique, teneurs en sel). Le développement de cette technologie serait une innovation dans le traitement des effluents industriels, puisque l’application de la biofiltration au traitement de ce type d’effluent n’a jamais été étudiée. La biofiltration présente des avantages économiques comparativement aux technologies utilisées jusqu’à présent. Cette étude a permis d’obtenir une efficacité d’élimination du méthanol satisfaisante (de l’ordre de 54%) pour un effluent contenant des concentrations élevées en sel (30 g/L) sous forme de NaCl, et en méthanol 5 (g/L) pour un débit d’alimentation liquide de 5 L/j.

Ce travail a permis d’étudier la dynamique saisonnière des communautés microbiennes (cytométrie en flux et MiSeq ADNr16S) d'un étang sursalé thalassohalin. Malgré les variations de salinité (15,5 à 32 %), un core microbiome hautement stable (97,2± 2,1%) et dominé par Haloquadratum (40,3 à 57,4%) et Salinibacter (4,9 à 21,8%) a été décrit. De plus, des populations halotolérantes, capables de croitre rapidement, ont été détectées durant les épisodes de dilution des eaux. Dans un contexte physico-chimique contraignant où la biodégradation des hydrocarbures (HC) reste controversée, une première étude a été réalisée afin de comprendre le devenir d’un pétrole et son effet sur les communautés microbiennes actives de saumures proches de la saturation en sels (31%). Après biostimulation de ces communautés par l’ajout de matière organique labile et d'une température favorable (40°C), des phytolyptes actifs appartenant aux genres Haloarcula, Halobacterium et Halorubrum ont été détectés dans les microcosmes présentant de la biodégradation (12,8%) après 30 jours. Face aux limitations des processus d'autoépuration en contexte naturel (température plus faible), plusieurs approches de biostimulation testées (i.e. fertilisation minérale –NS ou organique –DS ; dilution) ont permis de forts taux d'atténuation des HC aliphatiques (97,8% et 54,5%) dans des saumures diluées (27,7 à 14%) et fertilisées (-DS et -NS). Dans ces mêmes microcosmes, des phylotypes actifs majoritaires appartenant aux genres Marinobacter et à la famille des Flavobacteriaceae (dont Psychroflexus) ont été détectés (MiSeq ADNr16S). L'opérabilité de ces traitements mériterait d'être testée à une plus large échelle. / This work performed on a thalassohaline hypersaline lake firstly considered seasonal dynamics of microbial communities (flow cytometry and MiSeq on 16S rRNA). Despite salinity fluctuations (15.5-32 %), a microbiome core highly stable at the genus level (97.2 ± 2.1 %) and dominated by Haloquadratum (40.3-57.4 %) and Salinibacter (4.9-21.8 %) was described. Interestingly, some halotolerant phylotypes exhibited rapid growths during dilutions episodes. In a controversial context concerning high salinity effects on hydrocarbons (HC) biodegradation, a study was conducted on close to salts-saturation brines (31 %) to gain insight into the fate of oil and it effects on active microbial communities after 15- and 30-days incubations. Significant oil biodegradation (12.8 %) was detected only after a 30-days incubation in LOM-amended microcosms while phylotypes belonging to Halobacteriaceae (Haloarcula, Halobacterium and Halorubrum) appeared as major active phylotypes. However, these low rates suggested that oil biodegradation should be lower under in situ conditions (lower temperature). Thus, among biostimulation approaches (mineral (-NS) or organic (-DS) amendments; dilution) used to improve self-cleaning processus, DS- or NS-amendments added to diluted brines (27.7 % to 14.0 %) allowed high attenuation rates of aliphatic HC with 97.8 % and 54.5 % respectively. Bacterial phylotypes belonging to Marinobacter and Flavobacteriaceae (e.g. Psychroflexus) were detected in NS- and DS-amended microcosms in which petroleum biodegradation occurred. This strategy will have, however, to be tested in other hypersaline systems (natural or industrial) in order to test its operational efficiency.

Les protéasomes sont de larges protéases ATP-dépendante impliquées dans la dégradation des protéines régulatrices et des protéines anormales dans la cellule. Cette thèse porte sur l'étude de deux AAA-ATPases : Pans A et Pans B régulatrices du protéasome chez les archaea halophiles. Une partie de ce manuscrit est consacrée à la caractérisation du mode de régulation des deux Pans chez l'Archaea halophile extrême Halobacterium salinarium. Les expériences montrent l'existence de deux isoformes des protéines Pans dans les cellules. Les modifications portent sur la région N-ter des deux protéines et mettent probablement en jeu l'utilisation alternative de deux départs de traduction. La cartographie des régions 5' non codantes des transcrits révèle l'existence d'une hétérogénéité au niveau des ARNm des pans. Le travail s'intéresse ensuite aux états d'oligomérisation et d'association in cellulo des protéines PANs. Des études de fractionnement par ultracentrifugation sur gradient de sucrose indiquent un état de faible oligomérisation des PANs et l'absence de complexes stables avec le protéasome 20S. La dernière partie du travail porte sur la régulation de l'expression des gènes panA et panB au cours de la réponse aux stress salin et thermique. Ce travail montre que les deux protéines Pans, activatrices potentielles du protéasome, ne sont pas régulées de façon identique en réponse à un stress environnemental.

<p>Like most Archaea, the hypersaline-adapted organism Halobacterium salinarum exhibits characteristics from all three domains of life, including a eukaryotic histone protein, a universal propensity to genetic rearrangements, and homologs of bacterial cell division proteins. Here we investigate the ancestral function of histone protein in the Archaea. Transcriptomics, proteomics, and phenotypic assays of histone mutants determine that histone regulates gene expression and cell shape but not genome compaction in H. salinarum. We further explore the regulation of gene expression on a genome-wide scale through the study of genomic instability. Genomic deletions and duplications are detected through the meta-analysis of 1154 previously published gene expression arrays and 48 chromatin immunoprecipitation arrays. We discover that a 90 kb duplication event in the megaplasmid pNRC100 directly leads to increased gene expression, and find evidence that the chromosome is far more unstable than previously assumed. These events are all linked with the presence of mobile insertion elements. Finally, in response to questions generated by these experiments, we develop a novel time-lapse protocol for H. salinarum and ask basic questions about single cell dynamics during division. Fluorescent labeling of homologs to bacterial cell division proteins confirms their involvement in cell division but localization dynamics contradict the basic bacterial model. The discovery of unusual facets of morphology during cell division is consistent with these novel protein dynamics and opens up new avenues of inquiry into archaeal cell division.</p> / Dissertation

Content: “Red heat” is an industry term that describes the appearance of mostly red-pink coloured macroscopic microbial colonies on salt-cured hides and skins. Red heat-affected stock is undesirable as the resultant leather often shows obvious defects; but why this contamination is only superficial in other instances remains unclear. Previous work has focused on pigmented halophiles (‘salt-loving’ microbes) isolated from curing salts as the primary culprit. However, the identity of causative agents remains unspecified. Also, the involvement of non-pigmented microbes, and of microbes native to hides and skins, could be better understood. Thus, an investigation of the microbial communities that inhabit untreated bovine hide, curing salt, unaffected salt-cured bovine hide, and red heat-affected cured hide is proposed to uncover the microbial agents responsible for this contamination. This project aims to define these microbial communities using both a culture-dependent and –independent approach. Methods of microbe identification focus on marker gene amplification and sequencing. This is in contrast to earlier work which was restricted solely to phenotypic analyses. The 16S ribosomal RNA gene marker is used to identify members of Bacteria and Archaea, while the 18S and ITS2 regions of the fungal ribosomal RNA operon are targeted to detect fungi. Metagenomic amplicon sequencing using the Illumina MiSeq platform employs these same markers to determine taxonomic composition and relative abundance. Preliminary results from culturing identified different dominant species in curing salts screened for microbial growth. In agreement with earlier culture-based studies, these isolates were mostly pigmented, highly salt-tolerant members of the halophilic archaea of family Halobacteriaceae, as determined by marker gene sequencing. However, in agreement with more recent work within food preservation technology, nonpigmented isolates of halophilic archaea of genus Natrinema and bacterial genus Chromohalobacter were also found. It was also revealed that non-pigmented, quick-growing, salt-tolerant, proteolytic microbes were easily cultured from red heat-affected hide, most of the isolates were identified by marker gene sequencing as bacterial Pseudomonas halophila or Salicola. To determine red heat-causing microbes, future work involves the screening of isolates for extracellular enzyme activity; the most likely cause of red heat-associated damage. Sterile-salted hide samples will be inoculated with selected individual and combinations of isolates, and then further examined using confocal microscopy to check for reproducibility of red heat-associated damage. Take-Away: Different microbial species are found in different curing salts. Not all microbes involved in 'red heat' contamination are pigmented. The purpose is the possibility to overcome all the restrictions connected with the pin-wheel machine, the improvement of actual EN ISO methods of leather measurement and a better instrument to define tolerances considering the couple leather-machine.

No description available.

La reconstruction et la résurrection moléculaire de protéines ancestrales est au coeur de cette thèse. Alors que les données moléculaires fossiles sont quasi inexistantes, il est possible d'estimer quelles étaient les séquences ancestrales les plus probables le long d'un arbre phylogénétique décrivant les relations de parentés entre séquences actuelles. Avoir accès à ces séquences ancestrales permet alors de tester de nombreuses hypothèses biologiques, de la fonction des protéines ancestrales à l'adaptation des organismes à leur environnement. Cependant, ces inférences probabilistes de séquences ancestrales sont dépendantes de modèles de substitution fournissant les probabilités de changements entre acides aminés. Ces dernières années ont vu le développement de nouveaux modèles de substitutions d'acides aminés, permettant de mieux prendre en compte les phénomènes biologiques agissant sur l'évolution des séquences protéiques. Classiquement, les modèles supposent que le processus évolutif est à la fois le même pour tous les sites d'un alignement protéique et qu'il est resté constant au cours du temps lors de l'évolution des lignées. On parle alors de modèle homogène en temps et en sites. Les modèles récents, dits hétérogènes, ont alors permis de lever ces contraintes en permettant aux sites et/ou aux lignées d'évoluer selon différents processus. Durant cette thèse, de nouveaux modèles hétérogènes en temps et sites ont été développés en Maximum de Vraisemblance. Il a notamment été montré qu'ils permettent d'améliorer considérablement l'ajustement aux données et donc de mieux prendre en compte les phénomènes régissant l'évolution des séquences protéiques afin d'estimer de meilleurs séquences ancestrales. A l'aide de ces modèles et de reconstruction ou résurrection de protéines ancestrales en laboratoire, il a été montré que l'adaptation à la température est un déterminant majeur de la variation des taux évolutifs entre lignées d'Archées. De même, en appliquant ces modèles hétérogènes le long de l'arbre universel du vivant, il a été possible de mieux comprendre la nature du signal évolutif informant de manière non-parcimonieuse un ancêtre universel vivant à plus basse température que ses deux descendants, à savoir les ancêtres bactériens et archéens. Enfin, il a été montré que l'utilisation de tels modèles pouvait permettre d'améliorer la fonctionnalité des protéines ancestrales ressuscitées en laboratoire, ouvrant la voie à une meilleure compréhension des mécanismes évolutifs agissant sur les séquences biologiques / The molecular reconstruction and resurrection of ancestral proteins is the major issue tackled in this thesis manuscript. While fossil molecular data are almost nonexistent, phylogenetic methods allow to estimate what were the most likely ancestral protein sequences along a phylogenetic tree describing the relationships between extant sequences. With these ancestral sequences, several biological hypotheses can be tested, from the evolution of protein function to the inference of ancient environments in which the ancestors were adatapted. These probabilistic estimations of ancestral sequences depend on substitution models giving the different probabilities of substitution between all pairs of amino acids. Classicaly, substitution models assume in a simplistic way that the evolutionary process remains homogeneous (constant) among sites of the multiple sequence alignment or between lineages. During the last decade, several methodological improvements were realised, with the description of substitution models allowing to account for the heterogeneity of the process among sites and in time. During my thesis, I developed new heterogeneous substitution models in Maximum Likelihood that were proved to better fit the data than any other homogeneous or heterogeneous models. I also demonstrated their better performance regarding the accuracy of ancestral sequence reconstruction. With the use of these models to reconstruct or resurrect ancestral proteins, my coworkers and I showed the adapation to temperature is a major determinant of evolutionary rates in Archaea. Furthermore, we also deciphed the nature of the phylogenetic signal informing substitution models to infer a non-parsimonious scenario for the adaptation to temperature during early Life on Earth, with a non-hyperthermophilic last universal common ancestor living at lower temperatures than its two descendants. Finally, we showed that the use of heterogeneous models allow to improve the functionality of resurrected proteins, opening the way to a better understanding of evolutionary mechanisms acting on biological sequences