Development and applications of a DNA labeling method with magnetic nanoparticles to study the role of horizontal gene transfer events between bacteria in soil pollutant bioremediation processes
2015
Pivetal, Jérémy | Frénéa-Robin, Marie | Haddour, Naoufel | Vézy, C. | Zanini, L.-F. | Ciuta, Georgeta | Dempsey, Nora | Dumas-Bouchiat, Frédéric | Reyne, Gilbert | Bégin-Colin, Sylvie | Felder-Flesh, Delphine | Ghobril, C. | Pourroy, Geneviève | Simonet, Pascal | Ampère, Département Bioingénierie (BioIng) ; Ampère (AMPERE) ; École Centrale de Lyon (ECL) ; Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL) ; Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon) ; Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-École Centrale de Lyon (ECL) ; Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL) ; Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon) ; Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE) | Micro et NanoMagnétisme (NEEL - MNM) ; Institut Néel (NEEL) ; Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) | Laboratoire de Génie Electrique de Grenoble (G2ELab) ; Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) | Science des Procédés Céramiques et de Traitements de Surface (SPCTS) ; Université de Limoges (UNILIM)-Ecole Nationale Supérieure de Céramique Industrielle (ENSCI)-Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux (IPAM) ; Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) | Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS) ; Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE) ; Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique ; Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) | CNRS and Cemagref interdisciplinary Ecological engineering program 2009 (“Nanogénomique” project) | ANR-09-CESA-0013,EMERGENT,Développement et application d'une méthode de marquage de l'ADN par des nanoparticules magnétiques pour définir le rôle des transferts horizontaux de gènes entre bactéries dans les processus de bio-atténuation des polluants du sol,(2009)
International audience
Afficher plus [+] Moins [-]anglais. Horizontal gene transfers are critical mechanisms of bacterial evolution and adaptation that are involved to a significant level in the degradation of toxic molecules such as xenobiotic pesticides. However, understanding how these mechanisms are regulated in situ and how they could be used by man to increase the degradation potential of soil microbes is compromised by conceptual and technical limitations. This includes the physical and chemical complexity and heterogeneity in such environments leading to an extreme bacterial taxonomical diversity and a strong redundancy of genes and functions. In addition, more than 99 % of soil bacteria fail to develop colonies in vitro, and even new DNA-based investigation methods (metagenomics) are not specific and sensitive enough to consider lysis recalcitrant bacteria and those belonging to the rare biosphere. The objective of the ANR funded project “Emergent” was to develop a new culture independent approach to monitor gene transfer among soil bacteria by labeling plasmid DNA with magnetic nanoparticles in order to specifically capture and isolate recombinant cells using magnetic microfluidic devices. We showed the feasibility of the approach by using electrotransformation to transform a suspension of Escherichia coli cells with biotin-functionalized plasmid DNA molecules linked to streptavidin-coated superparamagnetic nanoparticles. Our results have demonstrated that magnetically labeled cells could be specifically retained on micromagnets integrated in a microfluidic channel and that an efficient selective separation can be achieved with the microfluidic device. Altogether, the project offers a promising alternative to traditional culture-based approaches for deciphering the extent of horizontal gene transfer events mediated by electro or natural genetic transformation mechanisms in complex environments such as soil.
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Cette notice bibliographique a été fournie par Institut national de la recherche agronomique
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