Laurence MEUNIER - Faculté des Sciences

Titre de la thèse: "Exploring microbial consortia from free-living and host-associated marine biotopes for chitin degradation : a combination of cultivation-dependent and independent approaches"

Résumé de la thèse:
La chitine est le deuxième biopolymère le plus abondant sur Terre après la cellulose, et le plus abondant dans l'environnement marin. Chaque année, la transformation des fruits de mer génère des tonnes de déchets contenant plus de 10 000 tonnes de chitine. La chitine peut être transformée en composés précieux tels que le chitosan et les chitooligosaccharides (COSs), qui ont diverses applications industrielles. Aujourd'hui, le chitosan est largement commercialisé et son marché mondial se développe rapidement. Cependant, les procédés industriels actuels de transformation des déchets de fruits de mer en chitine, chitosan et COSs nécessitent de grandes quantités d'acides concentrés ou d'alcalis puissants à des températures élevées. Le développement de méthodes biologiques pour la transformation de la chitine est prometteur pour la promotion d'une bioéconomie plus durable et plus circulaire.

Dans cette thèse, nous avons étudié le microbiome de sept biotopes marins provenant de France et du Portugal, dont deux éponges marines, un octocoral, deux échantillons de sédiments et deux échantillons d'eau de mer. Grâce à une approche de sélection artificielle utilisant la chitine comme seule source de carbone et d'azote, nous avons obtenu plusieurs consortiums bactériens distincts efficaces pour dégrader la chitine. Nous avons révélé une diversité inattendue, au niveau des souches de dégradateurs et d'utilisateurs de chitine parmi les consortiums dégradant la chitine. En effet, parmi les 75 génomes assemblés à partir de métagénomes (MAG) extraits de l'analyse métagénomique, 64 espèces distinctes ont été identifiées, dont 43 taxons précédemment non décrits. Nous avons notamment découvert des micro-organismes inconnus jusqu'alors pour métaboliser la chitine et qui appartiennent à la biosphère microbienne rare des biotopes marins d'origine. Leur(s) rôle(s) putatif(s) dans la dégradation de la chitine a(ont) révélé de nouvelles bactéries dégradant la chitine par hydrolyse, telles que Motilimonas, Reichenbachiella, Pseudophaeobacter, Muricauda, et Halodesulfovibrio. En particulier, le genre Motilimonas se distingue par le nombre élevé de gènes de dégradation de la chitine dans ses génomes. En outre, nous avons identifié de nouveaux taxons porteurs de gènes d'exochitinase, tels que Leisingera, Sneathella, Henricella, Ampritea, Shimia, Sulfitobacter, Celeribacter, Rhodobacter, Pelagimonas et Kordiimonas. Notamment, les espèces d'un même genre présentaient des différences dans le potentiel de dégradation de la chitine et, dans certains cas, des variations ont même été observées au niveau intraspécifique. Cela met en évidence la microdiversité taxonomique et fonctionnelle au sein de ces consortiums.

Ces résultats représentent une première étape importante sur la voie de la caractérisation et de l'exploitation d'enzymes potentiellement nouvelles d'origine marine présentant un intérêt biotechnologique.