Environmental PCB contamination : the impact on microbial diversity and potential lignolytic enzyme biotransformation | Contamination environnementale par les PCB : impact sur la diversité microbienne et potentiel de biotransformation par les enzymes lignolytiques

anglais. Polychlorinated biphenyls (PCBs) are persistent synthetic organic pollutants, found all over the world, toxic for many living beings, including humans and banned since the 1980s. Numerous studies have aimed at developing transformation processes for these molecules in order to decontaminate ecosystems. Among these processes, bacterial and fungal PCB biotransformation is a promising method. However, the metabolic pathways described so far do not allow a complete transformation (i.e. mineralization) of these substances. Lignolytic enzymes could constitute a new biotransformation pathway but research remains scarce. The aim of this work was to search and characterize microbial taxa able to participate to PCB biotransformation through their lignolytic enzymes. Thus, we studied by metabarcoding the PCBs impact on the structure of prokaryotic and eukaryotic microbial communities and the expression of lignolytic enzyme encoding gene from soil samples sampled in a polluted industrial site. These analyses revealed significant taxonomic differences as well as a more diverse expression of lignolytic enzyme encoding genes within the polluted samples. In parallel, a culture approach coupled with measurements of enzymatic activities revealed that microbial isolates have strong potential to biotransform PCBs. This study also revealed that PCBs significantly increase the oxidase and peroxidase activities of some fungal isolates. We also highlighted the potential of certain species to biotransform PCBs trhought metabolic pathways without lignolytic activities, which should be explored. Further analysis of this promising work would transpose and adapt these biotransformation potentials to an in-situ application.

français. Les Polychlorobiphényles (PCB) sont des polluants organiques de synthèse, persistants, retrouvés sur l’entièreté du globe terrestre, toxiques pour de nombreux être vivants, dont les humains et interdits depuis les années 1980. De nombreuses études ont eu pour objectif d’élaborer des procédés de transformation de ces molécules afin de dépolluer les écosystèmes. Parmi ces procédés, la biotransformation des PCB exploitant les capacités métaboliques d’espèces bactériennes ou fongiques, s’impose comme une méthode prometteuse. Cependant les voies métaboliques décrites à ce jour ne permettent pas une transformation complète (i.e. minéralisation) de ces substances. Les enzymes lignolytiques pourraient constituer une nouvelle voie de biotransformation mais l’exploration de cette piste reste encore parcellaire. Ainsi ces travaux de thèse ont eu pour but de rechercher et caractériser des taxons microbiens capables de participer à la biotransformation des PCB via l’activité de leurs enzymes lignolytiques. Pour cela nous avons étudié par metabarcoding l’impact de ces contaminants sur la structure des communautés microbiennes procaryotiques et eucaryotiques et l’expression d’enzymes lignolytiques à partir d’échantillons de sol prélevés sur une friche industrielle polluée. Ces analyses ont permis de mettre en évidence des différences taxonomiques significatives ainsi qu’une expression d’enzymes lignolytiques plus diverse au sein des échantillons pollués. En parallèle une approche de culture couplée à des mesures d’activités enzymatiques a permis l’obtention d’isolats microbiens présentant un fort potentiel à biotransformer les PCB. Cette étude a également révélée que la présence de ces polluants augmente significativement les activités oxydases et peroxydases de certains isolats fongiques. Nous avons par ailleurs mis en évidence le potentiel de certaines espèces à biotransformer les PCB via des voies métaboliques autres que celles impliquant les activités lignolytiques qu’il conviendrait d’explorer. La poursuite de ces travaux prometteurs sera de transposer et d’adapter ces potentiels de biotransformation à une application in situ.