Tesi sul tema "Biotechnologies marines"

Les macroalgues marines font l’objet d’une exploitation commerciale dans de nombreux secteurs industriels. Les approvisionnements en matière première à partir des peuplements naturels peuvent s’avérer insuffisants et poser des problèmes environnementaux, techniques et économiques. Des méthodes de phycoculture en mer ont été développées pour plusieurs espèces cependant les efforts sont actuellement portés sur la recherche de moyens de production permettant de s’affranchir de la variabilité due aux conditions environnementales et de disposer tout au long de l’année d’une biomasse de qualité. L’objectif de ce travail consistait en une étude de faisabilité industrielle du développement de la micropropagation in vitro d’une macroalgue verte d’intérêt dermocosmétique, Codium tomentosum. La première partie de ce travail était axée sur la recherche de voies d’établissement de cultures souches unialgales de Codium sp à partir de matériel végétal récolté sur l’estran. Dans la seconde partie, les capacités de reproduction végétative du modèle ont permis de développer la culture de l’algue et de proposer un process de scale up. Dans ce système de culture,C. Tomentosum présente une forme morphologique différente de celle communément rencontrée sur l’estran. Dans la troisième partie, des analyses biochimiques et physiologiques ont été réalisées de façon à contrôler la qualité de la biomasse produite selon le process développé. Inspiré de technologies mises en oeuvre pour la culture en masse de microalgues, le système de culture proposé permet la production d'une biomasse de macroalgues, de qualité unialgale,ouvrant la voie à l’exploitation potentielle de nouvelles molécules issues du métabolisme secondaire.

Ce projet de thèse porte sur la production et la caractérisation de métabolites bioactifs issus de micro-organismes isolés d'une éponge de la zone océan Indien, Scopalina hapalia. Cette éponge, collectée en 2013 à Mayotte a fait l'objet de travaux antérieurs au sein du LCSNSA. Les micro-organismes qui en ont été isolés, ont été cultivés et ont démontrés une ou plusieurs activités anti-âge, activités ciblées durant le projet de recherche européen TASCMAR, auquel a participé le LCSNSA. Ce doctorat s'intègre dans le cadre du nouveau projet de recherche PHAR (Financement FEDER) porté par le LCSNSA et consacré à la valorisation des molécules bioactives issues de la biodiversité de la zone Sud-Ouest de l'Océan Indien. Au cours de ce projet, les bio-activités ciblées seront des activités anti-cancéreuse, anti-âge, anti-malarique et anti-diabétique. Le travail de recherche proposé s'intègre au défi majeur de la stratégie de “croissance bleue” de l'Union Européenne et pourrait permettre de répondre aux priorités de santé publique en lien avec le vieillissement de la population. Pour ce travail de thèse, plusieurs micro-organismes isolés de Scopalina hapalia seront sélectionnés selon leurs activités biologiques démontrées antérieurement. Différentes conditions de cultures seront testées afin de trouver des paramètres favorables à la synthèse des métabolites recherchés. Les productions microbiennes seront analysées chimiquement afin de caractériser les profils métaboliques des microorganismes. Les extraits seront ensuite testés afin de déceler de nouvelles activités biologiques ciblées dans le projet PHAR. Le micro-organisme le plus prometteur sera consécutivement produit à grande échelle afin d'isoler et d'identifier la ou les molécules bioactives. La culture de cette souche microbienne sera ensuite optimisée en utilisant des plans d'expériences ce qui permettra d'explorer plus précisément le potentiel du micro-organisme marin sélectionné
This thesis project focuses on the production and characterization of bioactive metabolites from microorganisms isolated from a sponge from the Indian Ocean zone, Scopalina hapalia. This sponge collected in 2013 in Mayotte has been the subject of previous work within the LCSNSA. The microorganisms that have been isolated have been cultured and have demonstrated one or more anti-aging activities, targeted activities during the European TASCMAR research project, in which the LCSNSA participated. This PhD is part of the new PHAR research project funded by the LCSNSA and dedicated to the valorization of bioactive molecules from the biodiversity of the South West Indian Ocean area. During this project, targeted bio-activities will be anti-cancer, anti-aging, anti-malaric and anti-diabetic activities. The proposed research work is part of the major challenge of the European Union's "blue growth" strategy and could help address public health priorities related to the aging of the population. For this thesis work, several microorganisms isolated from Scopalina hapalia will be selected according to their biological activities previously demonstrated. Different culture conditions will be tested in order to find favorable parameters for the synthesis of the desired metabolites. Microbial production will be analyzed chemically to characterize the metabolic profiles of microorganisms. The extracts will then be tested for new targeted biological activities in the PHAR project. The most promising micro-organism will consecutively be produced on a large scale in order to isolate and identify the bioactive molecule (s). The culture of this microbial strain will then be optimized using experimental designs which will allow more precise exploration of the potential of the selected marine microorganism

Un nouveau procèdé pour la culture de microalgues a été conçu et développé. Ce procédé est basé sur l'amélioration simultanée du transfert de matière gaz-liquide et de la vitesse de photosynthèse dans un système venturi éclairé. Une étude de faisabilité a été menée sur le photobioréacteur avec plusieurs souches microalgales. Les concentrations en biomasse et les taux de croissance obtenus ont été importants et prometteurs. De plus, un modèle a été élaboré pour décrire le comportement d'une souche microalgale dans le procédé de culture. Les résultats du modèle ont été validés par rapport aux résultats expérimentaux, à l'acide de la simulation dynamique, effectuée sur le simulateur généralisé « SpeedUp ».

L'environnement marin est doté d’une diversité fongique encore trop faiblement explorée puisqu’on estime qu’environ 10% des champignons marins ont fait l’objet d’une étude. Dans ce contexte, le projet de thèse décrit dans ce manuscrit est focalisé sur le potentiel biotechnologique des champignons marins isolés d’éponges marines. Ces champignons sont caractérisés par une importante biodiversité et chimiodiversité susceptible de conduire à de nouvelles molécules bioactives. Il s’agit d’un projet pluridisciplinaire qui joint la mycologie, la chimie, la biochimie et les biotechnologies. Il couvre la stratégie complète de découverte de nouveaux produits naturels avec l'isolement et l'identification des souches fongiques à l’extraction et l'isolement des molécules ainsi que l’évaluation des propriétés biologiques. Le manuscrit est divisé en trois parties principales : - La première partie est dédiée à l’isolement des communautés fongiques cultivables associées à quatre éponges de l’océan Atlantique et trois éponges de Méditerranée. Nous avons obtenu au total 129 taxons parmi lesquels 84,5% ont pu être identifiées jusqu’au niveau de l’espèce via une approche polyphasique basée sur des techniques morphologiques, moléculaires et phylogénétiques. Parmi ces derniers, nous avons décrit pour la première fois deux espèces : Thelebolus balaustiformis et Thelebolus spongiae. Nos travaux ont permis de souligner la spécificité des communautés fongiques hébergées par chaque éponge ce qui laisse à penser que les éponges sont capables de recruter leur propre mycobiote. - La seconde partie est consacrée à l'étude de la diversité chimique des champignons marins associés à l'éponge Grantia compressa en utilisant l'approche OSMAC (une souche – de nombreux composés). Les résultats obtenus ont révélé les difficultés à obtenir des conditions de culture optimales. De façon générale et pour tous les champignons, les milieux riches en nutriments favorisent à la fois le développement du mycélium et la production de métabolites secondaires. Parmi les champignons isolés, Eurotium chevalieri MUT 2316 produits de nombreux métabolites, comparativement aux autres champignons. Dans ce contexte, nous avons pu isoler et caractériser dix composés. - La troisième partie est dédiée à l’évaluation des propriétés biologiques (pharmacologiques et environnementales) des différentes molécules isolées. Six composés ont montré des propriétés antibactériennes notamment l'isodihydroauroglaucine qui s’est avérée active vis-à-vis de la plupart des bactéries à Gram-positif testées et pour laquelle une activité bactéricide a pu également être décelée. La dihydroauroglaucine et le physcion inhibent complètement la réplication du virus de la grippe A tandis que la neoechinuline inhibe le virus de l'herpès simplex 1. Enfin, les différentes molécules ont été évaluées pour leurs propriétés antifoulings susceptibles de rentrer dans la composition de peintures plus respectueuses de l’environnement. Les molécules inhibent à de très faibles concentrations l'adhésion et la croissance de bactéries et de microalgues impliquées dans le biofouling. Par ailleurs, la combinaison de molécules isolées d’E. chevalieri MUT 2316 inhibe la totalité des bactéries et microalgues testées. Les travaux menés ont permis de mettre en avant l’importante biodiversité et chimiodiversité de champignons marins hébergés par les éponges. Les molécules isolées d’E. chevalieri MUT 2316 sont susceptibles de valorisation dans différents domaines de recherche tels que le développement de nouveaux médicaments ou de peintures antifoulings plus respectueuses de l’environnement
Marine environment represents an untapped source of fungal diversity, where it has been estimated that about 10% of fungi have been explored until now. Due to the lack of knowledge on marine fungi and their incredible biotechnological potential, this Ph.D. thesis focuses on a highly promising group of fungi: those associated with marine sponges. These fungi are both characterized by high biodiversity and chemodiversity, being the most successful producers of new bioactive molecules. On these premises, the main goal of the research was to cover the firsts and fundamentals aspects of the natural products discovery pipeline: from the isolation and identification of fungi from sponges to the isolation of molecules and the evaluation of their biological activity. This resulted in a multidisciplinary Ph.D. project that enclosed mycology, chemistry, biochemistry and biotechnology. In a “funnel-like” perspective, using multidisciplinary experimental approaches three main parts were developed: - The first aim was to isolate the fungal communities associated with sponges using several isolation techniques to increase the number of cultivable fungi. Four and three sponges were respectively collected in the Atlantic Ocean and in the Mediterranean Sea. Overall, 129 taxa were obtained; thanks to a polyphasic approach based on morphological, molecular and phylogenetic techniques, 84.5% of them were identified at the species level. Two fungal species Thelebolus balaustiformis and Thelebolus spongiae were here first described, updating the knowledge on marine fungal diversity. This work underlined the specificity of the fungal community for each sponge, leading to think that these animals are able to recruit their own mycobiota. - The second part was based on the investigation of the chemical diversity of marine fungi associated with the sponge Grantia compressa, using the OSMAC approach (One Strain – Many Compounds). Not surprisingly, it has been difficult to define a condition that promotes both the development of the mycelium and the secondary metabolites production for all fungi; generally, rich nutrients media are the best candidates to achieve the above-mentioned results. Among the tested fungi, Eurotium chevalieri MUT 2316 produce more metabolites than any other fungus and ten pure compounds were isolated. - The third part of this Ph.D. project aimed to test the biological activity of the ten fungal molecules. Two main research fields, pharmaceutical and environmental, were chosen as potential targets. Six compounds showed antibacterial activity, with isodihydroauroglaucin active against most of the Grampositive bacteria tested also with bactericidal activity. Dihydroauroglaucin and physcion were able to completely inhibit the replication of Influenza A virus, while neoechinulin completely inhibited Herpes Simplex Virus 1. Finally, the last series of bioassays aimed to face the urgent need of environmentally friendly antifouling and highlighted several molecules already active at extremely low concentrations, inhibiting the adhesion and growth of both bacteria and microalgae. As result, a mix of few compounds produced by E. chevalieri MUT 2316 would inhibit all the bacteria and microalgae tested. In conclusion, this Ph.D. project highlighted the outstanding biodiversity and chemodiveristy of marine fungi inhabiting sponges. The molecules isolated from E. chevalieri MUT 2316 found applications in different research fields and represent promising candidates for the development of new drugs and antifouling paints

Le milieu marin constitue la plus grande partie de la biosphère et contient les formes les plus anciennes et les plus variées de la vie. Les espèces microbiennes, relativement négligées jusqu’à présent, pourraient bien être le principal gisement de nouvelles molécules des prochaines décennies grâce à leurs adaptations à un environnement marin atypique et/ou à des conditions extrêmes (zones hydrothermales, sédiments des fonds sous-marins, lagunes hyper-salines, continent arctique et antarctique, tapis microbiens…). La Nouvelle-Calédonie est dotée de milieux naturels littoraux, côtiers et marins au sein desquels existent des gradients thermiques, d’hypersalure/dessalure, de chocs UV, de pH, d’évaporation, d’inondation/exondation… qui déterminent des habitats atypiques dans lesquels les micro-organismes doivent développer des stratégies adaptatives et de défense potentiellement uniques. Un travail de bioprospection de ces milieux atypiques a ainsi permis la création d’une souchothèque riche à ce jour de 771 isolats bactériens néo-calédoniens. Sur la base de cette collection, des études ont été engagées pour la recherche et la caractérisation de biopolymères de type exopolysaccharides (EPS) et polyhydroxyalcanoates (PHA). Les EPS sont des complexes osidiques de grande taille dont la composition est variable selon l’organisme producteur. Les PHAs sont des macromolécules formées de liaisons ester présentant de fortes similitudes avec les plastiques issues de la pétrochimie mais sont totalement biodégradables et biocompatibles. Les débouchés pour la valorisation des biopolymères marins sont très variés et touche plusieurs secteurs comme la cosmétique (gélifiant épaississant, antirides, etc.) la santé (immunostimulation, anticoagulant, cicatrisant), l’agroalimentaire, la bioremédiation les emballages, l’enrobage… Les criblages réalisés sur l’ensemble de la collection pour les deux types de polymères ont permis de mettre en évidence qu’une part importante des souches de la collection étaient potentiellement capables de sécréter ces polymères. À l’heure actuelle, 10 types d’EPS et 5 types de PHAs ont été produits et caractérisés afin de cibler des domaines d’applications. L’étude des bactéries marines pour leur faculté à produire des polymères est donc un secteur en pleine expansion et les premiers résultats montrent que ce type de biotechnologies pourrait constituer une perspective de développement intéressante pour la Nouvelle-Calédonie
Previous works on marine bacteria led to the discovery of molecules of great biotechnological interest. Under unusual physical and chemical conditions some microorganisms have developed various survival strategies including exopolysaccharides (EPS) and Poly-3-hydroxyalkanoates (PHAs) production. Due to their many interesting biological, physical and chemical properties, those polymers have found applications in many industrial sectors. Due to interesting physical and chemical properties, EPS can find applications in many industrial sectors including the food industry, cosmetics, for oil and metal recovery from industrial waste and in the mining industry as well. During the last decades EPS have also been demonstrated as interesting bioactive molecules with many applications for human health. PHAs are biopolyesters accumulated as granules in bacteria in order to endure long starving periods. Those biodegradable biopolymers can be used as an alternative to petroleum derived polymers and can be produced from renewable carbon sources. PHAs exhibit a wide variety of properties and structures depending of the carbon source available and the microorganism used for the production. New Caledonia (NC) is frequently referred as a hotspot biodiversity. During a prospection campaign performed in different marine costal ecosystems of NC, a great number (770) of bacteria were isolated from different locations. Screening showed that 55% of the isolates were able to produce under lab conditions EPS and 53% to produce PHA. Partial chemical characterization was performed on purified samples using colorimetric methods, infrared spectrometry (FTIR), gas chromatography (GC) and nuclear magnetic resonance (NMR). Marine bacteria from New Caledonian ecosystems were shown to produce EPS with unusual chemical composition with potential applications in cosmetics. Preliminary experiments also showed high metal-binding capacity with applications in bioremediation. Different PHAs were also produced using different types of sugars and oil as renewable resources. Blue biotechnologies can have various applications in many industrial sectors (Health, food industry, environment, cosmetics etc…) and there is a great international demand for new molecules issue from marine areas. New Caledonian marine bacteria have proved their capacity for producing innovative biopolymers with a wide range of application that can be valuating in on short time period (environment, cosmetics) or at long time (pharmaceutics, surgeries). These applications are promising in order to develop

En tant qu’espèces ingénieures de leurs écosystèmes et que producteurs primaires, les macroalgues marines jouent un rôle crucial au sein de leur écosystème. Les interactions chimiques avec leurs microorganismes épiphytes semblent particulièrement essentielles pour leur physiologie. Cependant les relations macroalgues-microbiote et le rôle des paramètres environnementaux dans ces interactions restent encore peu explorées. L’objectif général de la thèse est de comprendre comment varie la structure de la communauté procaryotique épiphyte de l’algue brune Taonia atomaria en lien avec les variations de la production métabolique de surface de l’hôte et quelle est l’influence de l’environnement sur ces variations qui affectent et façonnent ce modèle d’holobionte. Une approche multi-omiques, couplant l’étude des communautés procaryotes épiphytes par metabarcoding et l’étude des métabolites de surface par des analyses optimisées en métabolomique, a ainsi été employée conjointement avec d’autres analyses telle que la cytométrie en flux. Les résultats obtenus ont révélé que la communauté microbienne épiphyte de T. atomaria, lui était spécifique en comparaison avec les communautés de biofilms de substrats rocheux et celles planctoniques, suggérant un rôle possible du métabolome de surface. Entre outre, d’importantes co-variations entre le métabolome et le microbiote à la surface de l’algue ont été observées à différents niveaux, que ce soit à l’échelle du thalle, de la dynamique temporelle ou encore d’un point de vue biogéographique. Certains paramètres environnementaux semblent être particulièrement impliqués dans les interactions au sein de l’holobionte, tels que la température, la contamination en cuivre, mais aussi l’intensité lumineuse. Dans un contexte de Changement Global, ces travaux apportent de nouvelles perspectives permettant de mieux appréhender la dynamique des macroalgues-holobiontes
As ecosystems engineers and primary producers, marine seaweeds play important roles for other organisms. Chemical interactions with epiphytic microorganisms seem particularly important for their physiology. However, macroalgae-microbiota relationships and the role of environmental parameters remains poorly investigated. The main objective of this PhD thesis was to understand how vary the epiphytic prokaryotic community of the brown alga Taonia atomaria, in relationship with variations of the surface metabolome of the host and what is the influence of the environment on these variations which shape this holobiont model. A multi-omics approach coupling prokaryotic communities studies by metabarcoding and surface metabolites studies by an optimized metabolomics analysis, has been jointly conducted, together with further analyses such as flow cytometry. Studies have thus revealed that the epiphytic microbial community of T. atomaria was specific in comparison with the biofilm communities of rocky substrates, and planktonic ones, suggesting a possible role of the surface metabolome in the structuring of the microbiota. Otherwise, important co-variations between the metabolome and the microbiota at the algal surface were observed at different levels, whether at the thallus or biogeographical scale, or during temporal dynamics. Some environmental parameters seem to be particularly involved in these interactions, such as temperature, copper contamination, but also irradiance. In a context of Global Change, this work provides new perspectives allowing to better understand dynamics of macroalgal-holobionts

Une souche bactérienne identifée comme Paracoccus zeaxanthinifaceans subsp. Payriae a été isolée à partir de prélèvements réalisés sur des tapis microbiens "kopara" sur les atolls de Polynésie française. Cette souche produit, en conditions de laboratoire, un exopolysaccharide (EPS), un pigment, et des polyhydroxyalcanoates (PHA). L'EPS, de haut poids moléculaire et hautement sulfaté, présente une forte activité amincissante laissant présager de son développement rapide en cosmétique. Ses capacités de rétention de cations métalliques tels que le cuivre (Qmax = 625 mg g-1) et le fer (Qmax = 385 mg g-1) permettent d'envisager un développement dans les domaines de l'environnement et de la santé. Le pigment associé à cet EPS lors de la fermentation, est composé à plus de 90% de all-trans-zéaxanthine de configuration absolue (3R, 3'R). Ce composé optiquement actif est très recherché pour la protection de l'oeil et de la peau face aux rayonnements UV. Enfin les plastiques biodégradables que représentent les PHA sont d'un intérêt majeur en terme d'environnement. Leur mode de production écologique pourrait leur permettre de se substituer à courte échéance aux plastiques synthétiques. Ces résultats représentent la première valorisation d'un microorganisme issu du "kopara" et sont à considérer comme le point de départ d'un nouvel axe d'exploitation des ressources maritimes de la Polynésie
A new bacterical identified as Paracoccus zeaxanthinifaceans subsp. Payriae has been isolated from microbial mats known as "kopara", which are located on several Polynesian atolls. Under laboratories conditions, this strain produces metabolites of biotechnological interest including an exopolysaccharide (EPS), a bacterial pigment determined as zeaxanthin and polyhydroxyalkanoates (PHA). The high molecular weight and highly sulfated (25% w/w) EPS exhibits very interesting biological activities and a further commercial developpement in the cosmetic area or as a slimmimng agent could be expected in the very near future. High heavy metal capacities were determined for both iron and copper and, therefore, this EPS may be useful in treatment of wastes and in other environmental or medical applications. The simultaneous synthesis of pure zeaxanthin in its active optical form could be of a great biotechnological interest for medical or cosmetic applications. Under specific conditions this bacterium was also shown to produce large amounts of polyhydroxyalkanoates with environmental applications. Microbial mats known as "kopara", located on several Polynesian atolls appears to be a source of unusual microorganisms and associated metabolites with biotechnological applications

Le potentiel probiotique de préparations microbiennes commerciales basées sur 2 lactobacilles et leur milieu de culture a été testé sur les premiers stades d’animaux marins (bar Dicentrarchus labrax, crevettes Litopenaeus stylirostris, artémies Artemia salina et coquilles St Jacques Pecten maximus). In vitro, les 2 souches tolérent les conditions marines et exercent un antagonisme contre des bactéries pathogènes probablement par sécrétion d’acides organiques. In situ, cette activité a été très peu retrouvée mais ces préparations améliorent la survie de tous les animaux excepté Pecten maximus. Aussi la croissance chez les crustacés est corrélée à une augmentation des activités enzymatiques digestives (trypsine et alpha-amylase). Chez le bar, on a observé également une stimulation de la phosphatase acide et l’apparition de vésicules d’endocytose au niveau des entérocytes qui pourraient intervenir dans le système immunitaire car des effets positifs ont été notés sur quelques paramètres immuns du tissu sanguin. L’influence des produits sur la microflore n’est manifeste que chez les larves de crevettes avec une diminution des Vibrios. Les différents essais ont montré que l’activité des produits résultent plus du milieu modifié par les bactéries que des souches elles-mêmes. Aussi, un biotest développé avec Artemia salina (modèle réagissant de manière identique aux crevettes à ces produits microbiens) a permis d’initier la purification de molécules bioactives contenues dans ces produits. Deux protéines de poids moléculaires de 50 KDa et 68 KDa stimulant les activités enzymatiques digestives des artémies ont été partiellement purifiées. Leur caractérisation est en cours
The probiotic potential of commercial bacterial preparations based on 2 lactobacilli and their medium was tested on the early stages of several marine organisms (seabass Dicentrarchus labrax, shrimp Litopenaeus stylirostris, brine shrimp Artemia salina and french scallop Pecten maximus). In vitro, the 2 strains were resistant to the marine conditions and displayed a good antimicrobial activity, probably due to the secretion of organic acids. In situ, these preparations enhanced survival of all animals, except Pecten maximus. Moreover, growth of crustaceans was correlated with an increase of digestive activities (trypsin and alpha-amylase). In seabass, the acide phosphatase was also stimulated and endocytosis vesicles appeared in enterocytes. They might be involved in the stimulation of immune system because some positive effects were observed on immune parameters of blood. Bacterial microflora was changed by the products only in shrimp larvae with a decrease of vibrios. The different experiments have displayed that microbial product activity was due more to the culture media modified by lactobacilli than the strains themselves. Thus, a biotest developed with Artemia salina (which reacted of similar manner as larval shrimp to these microbial preparations), allowed to initiate the purification of the bioactive molecules contained in these products. Two proteins with respective molecular weight of 50 KDa and 68 KDa seemed to play a major role in stimulation of digestive enzymatic activity of these artemia. They were partially purified and their characterization is in progress

Ce travail visait à caractériser et produire deux enzymes originaux hydrolysant d'une part un polysaccharide pariétal d'algue rouge (le γ-carraghénane), et d'autre part un polysaccharide d'algue brune (le fucoïdane). Ces deux endo-hydrolases extracellulaires sont produites par deux bactéries marines saprophytes, P. Carrageenovora, et SW5. Suite à la purification des deux enzymes sauvages, leur[s] gène[s] ont été clonés puis séquencés. L'activité recombinante obtenue par surexpression dans E. Coli a validé les séquences obtenues. L'analyse de ces dernières montre l'architecture modulaire des deux protéines. Cependant, le domaine catalytique de la γ-carraghénase n'a pas pu être identifié. Il s'agit donc d'un membre orphelin des glycoside hydrolases, distinct des carraghénases préalablement caractérisées. A l'inverse, les similitudes partagées par la séquence de la fucoïdanase avec deux autres fucoïdanases, a permis de définir une nouvelle famille de glycoside hydrolases
This work aimed to characterize and produce two new biocatalysts which hydrolyze two polysaccharides extracted from the cell wall of red algae (γ-carrageenan) and brown algae (fucoidan). These extracellular endo-hydrolases are produced by two saprophytic marine bacteria, Pseudoalteromonas carrageenovora, (y-Proteobacteria), and SW5 (Bacteroidetes). Following the purification ofwild-type proteins, their genes were cloned and sequenced. The recombinant activity obtained by overexpression in E. Coli confirmed that the cloned sequences coded for corresponding enzymes. Sequence analysis showed that the enzymes have a modular structure. The catalytic domain of the γ-carrageenase was net identified. This enzyme is therefore different from previously described glycoside hydrolases, and aise distinct from previously known carrageenases. The fucoidanase sequence shares similarity with two other bacterial putative fucoïdanase and these three enzymes define a new glycosidase family

La biorestauration de sédiments marins contaminés par du pétrole brut a été étudiée lors de deux éxpérimentations in situ avec pour objectifs d'examiner l'intérêt de mettre en oeuvre une fertilisation et une oxygénation combinées d'un sédiment à caractère vaseux et d'en vérifier l'innocuité sur des organismes tests, et aussi d'évaluer les effets de deux formulations de fertilisant sur la cinétique de biodégradation d'un hydrocarbure contaminant un littoral sableux. Les résultats obtenus ont montré l'ambiguité de la fertilisation, l'importance de l'oxygénation et que l'efficacité d'un agent de biorestauration dépend étroitement de la nature de substrat contaminé ainsi que des paramètres environnementaux. L'efficacité de la biorestauration, en tant que technique d'intervention suite à une pollution par hydrocarbures, n'est plus à démontrer et elle apparaît comme une technique de "finition" afin d'éliminer le pétrole restant une fois les opérations de nettoyage conventionnelles achevées
The bioremediation of marine sediments polluted by crude oil was studied through two field experiments to evaluate the interest of fertilisation and oxygenation on a muddy sediment, to test the toxicity of these techniques on a marine organism, and to determine the efficiency of two bioremediation products on oil biodegradation kinetic. The experiment on muddy sediment shown that first bioremediation techniques should, in the first place, compensate the oxygen depletion and, only after, they should supply nutrient. The results of the second experiment shown that bioremediation product efficiency is strongly linked to environmental parameters, and particularly to marine hydro dynamism. The efficiency of bioremediation techniques as a response method to cleanup coasts affected by an oil spill has been acknowledged but bioremediation treatments should be implemented as a fine cleanup method once standard cleanup is terminated

La préservation de la qualité des eaux marines et la lutte contre les pollutions liées à l'activité humaine sont devenues des enjeux mondiaux. De nombreux contaminants biologiques et polluants chimiques se retrouvent dans l’eau de mer, par conséquent dans les produits aquacoles. Ce contexte fait qu’aujourd’hui, les professionnels de la mer sont à la recherche de solutions pour préserver voire améliorer la qualité de leurs eaux. Au sein de notre biodiversité, les éponges marines sont des animaux capables de filtrer 10 000 fois leur volume en eau par jour et de retenir 80% des particules en suspension comme la matière organique, les minéraux, les bactéries et les virus. Par la même occasion, elles accumulent certains éléments traces métalliques comme le plomb, le cadmium ou le cuivre. En collaboration avec le Comité Régional de Conchyliculture de Bretagne Sud, le projet REMEDBIO dans lequel s’inscrit cette thèse se propose d'exploiter le potentiel de filtration des éponges marines du littoral breton. Les objectifs sont de contrôler le développement de bactéries pathogènes et de réduire la présence de polluants chimiques. L’éponge marine Hymeniacidon perlevis (Demospongiae) a été choisie comme modèle pour cette étude. Après avoir mis en évidence la faisabilité de la culture d’éponges marines sur l’estran, notre travail a montré, lors d’essais in vitro, une diminution de la contamination des huîtres par deux bactéries, Escherichia coli et Vibrio aestuarianus, et par le plomb, un élément trace métallique, en présence d’éponges. La dernière phase de ce travail a consisté à valoriser les résultats obtenus. Le projet d’entreprise LECOMER a débuté par le concours START’UBS (lauréat) proposé par l’Université de Bretagne Sud en 2014. Par la suite, LECOMER a été élu lauréat des Trophées de l’Innovation du Morbihan 2014
The conservation of waters quality and the fight against pollution due to human activities havebecome global issues. Many biological contaminants and chemical pollutants are found in sea water, therefore in aquaculture products. This context fact sea professional are looking for solutions to preserve or even improve the quality of their waters. Among marine biodiversity, marine sponges filter 10 000 times their volume of water per day and retain 80 % of suspended particles such as organic matter, minerals, bacteria and viruses. In addition, sponges are therefore considered as bio-accumulators of metallic trace element such as lead, cadmium or copper. In collaboration with the Comité Régional de Conchyliculture de Bretagne Sud, REMEDBIO project proposes to exploite potential of marine sponges of the Brittany coast. One of the main priorities of this project is to reduce the impact of chemicals (heavy metals) and of biological contaminants (bacteria, viruses) on shellfish breeding. The marine sponges Hymeniacidon perlevis (Demospongiae) was chosen as the model for this study. Having demonstrated the feasibility of the culture of marine sponges on the foreshore, our work has shown, when tested in vitro, reduced contamination of oysters by two bacteria, Escherichia coli and Vibrio aestuarianus, and lead, a metal trace element, in the presence of sponges. The last phase of this work has been to enhance the results. The company LECOMER project began with the START'UBS contest (winner) proposed by the Université de Bretagne Sud in 2014. Thereafter, LECOMER was elected winner of the Innovation Awards of Morbihan in 2014

La préservation de la qualité des eaux marines et la lutte contre les pollutions liées à l'activité humaine sont devenues des enjeux mondiaux. De nombreux contaminants biologiques et polluants chimiques se retrouvent dans l’eau de mer, par conséquent dans les produits aquacoles. Ce contexte fait qu’aujourd’hui, les professionnels de la mer sont à la recherche de solutions pour préserver voire améliorer la qualité de leurs eaux. Au sein de notre biodiversité, les éponges marines sont des animaux capables de filtrer 10 000 fois leur volume en eau par jour et de retenir 80% des particules en suspension comme la matière organique, les minéraux, les bactéries et les virus. Par la même occasion, elles accumulent certains éléments traces métalliques comme le plomb, le cadmium ou le cuivre. En collaboration avec le Comité Régional de Conchyliculture de Bretagne Sud, le projet REMEDBIO dans lequel s’inscrit cette thèse se propose d'exploiter le potentiel de filtration des éponges marines du littoral breton. Les objectifs sont de contrôler le développement de bactéries pathogènes et de réduire la présence de polluants chimiques. L’éponge marine Hymeniacidon perlevis (Demospongiae) a été choisie comme modèle pour cette étude. Après avoir mis en évidence la faisabilité de la culture d’éponges marines sur l’estran, notre travail a montré, lors d’essais in vitro, une diminution de la contamination des huîtres par deux bactéries, Escherichia coli et Vibrio aestuarianus, et par le plomb, un élément trace métallique, en présence d’éponges. La dernière phase de ce travail a consisté à valoriser les résultats obtenus. Le projet d’entreprise LECOMER a débuté par le concours START’UBS (lauréat) proposé par l’Université de Bretagne Sud en 2014. Par la suite, LECOMER a été élu lauréat des Trophées de l’Innovation du Morbihan 2014
The conservation of waters quality and the fight against pollution due to human activities havebecome global issues. Many biological contaminants and chemical pollutants are found in sea water, therefore in aquaculture products. This context fact sea professional are looking for solutions to preserve or even improve the quality of their waters. Among marine biodiversity, marine sponges filter 10 000 times their volume of water per day and retain 80 % of suspended particles such as organic matter, minerals, bacteria and viruses. In addition, sponges are therefore considered as bio-accumulators of metallic trace element such as lead, cadmium or copper. In collaboration with the Comité Régional de Conchyliculture de Bretagne Sud, REMEDBIO project proposes to exploite potential of marine sponges of the Brittany coast. One of the main priorities of this project is to reduce the impact of chemicals (heavy metals) and of biological contaminants (bacteria, viruses) on shellfish breeding. The marine sponges Hymeniacidon perlevis (Demospongiae) was chosen as the model for this study. Having demonstrated the feasibility of the culture of marine sponges on the foreshore, our work has shown, when tested in vitro, reduced contamination of oysters by two bacteria, Escherichia coli and Vibrio aestuarianus, and lead, a metal trace element, in the presence of sponges. The last phase of this work has been to enhance the results. The company LECOMER project began with the START'UBS contest (winner) proposed by the Université de Bretagne Sud in 2014. Thereafter, LECOMER was elected winner of the Innovation Awards of Morbihan in 2014

Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) sont des polluants organiques persistants (POP) émis essentiellement par les activités humaines suite à la combustion incomplète de la matière organique (industrie, chauffage, trafic routier...). En raison de leur faible taux de dégradation, de leur toxicité et de leur bioaccumulation, les HAPs font l'objet de plusieurs études d'écotoxicologie. La présente thèse, entreprise dans ce contexte par le biais d'une étude microcosmique se propose d'évaluer l'impact des HAPs sur la microflore et la méiofaune et d'appliquer différentes techniques de bioremédiation (biostimulation, bioaugmentation et combinaison des deux techniques) dans le but de dégrader les HAPs. Nos résultats ont montré que les HAPs sont toxiques aussi bien pour la microflore que pour la méiofaune de la lagune de Bizerte. Sur la microflore, l'effet toxique de ces contaminants s'est manifesté par l'inhibition de l'activité bactérienne à l'interface eau–sédiment et par la modification profonde de la structure des communautés bactériennes. En ce qui concerne la méiofaune, les HAPs ont entrainé une altération de la structure des communautés nématologiques. En effet, nous avons pu caractériser des espèces indicatrices de pollution par les HAPs. Ainsi, l'espèce Spirinia parasitifera dont la densité s'accroît dans tous les microcosmes contaminés par les HAPs paraît être une espèce “opportuniste” à la pollution par les HAPs. Cependant, Oncholaimus campylocercoïdes, fortement dominante dans tous les microcosmes témoins, a diminué de densité dans tous les microcosmes contaminés et a été considérée comme HAP-sensible. En analysant la structure des communautés microbiennes et méiofaunistiques, nous avons observé que la méiofaune joue un rôle structurant dans le maintien d'une communauté microbienne peu sensible aux effets des HAPs. Ce rôle structurant a été moins prononcé dans le cas d'ajout des sels nutritifs par la technique de biostimulation ; technique qui a présenté des effets non significatifs vis-à-vis des communautés nématologiques et a semblé plus efficace dans la minéralisation des HAPs et par conséquent à la réduction de leur effet toxique sur les organismes benthiques. Ces résultats suggèrent que la bioremédiation serait une alternative prometteuse à la dégradation des HAPs
Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are persistent organic pollutants (POP) emitted mainly by human activities due to the incomplete combustion of organic matter (industry, heating, traffic ...). Because of their low rate of degradation, their toxicity and their bioaccumulation, PAHs are main of concern in ecological studies. In this context, the objectives of this thesis were to assess the impact of PAHs on the benthic microflora and meiofauna and apply different techniques of bioremediation (biostimulation, bioaugmentation and combination of both treatments) in order to degrade PAHs, using experimental approach with microcosms.Our results showed that PAHs are toxic for microflora but also for meiofauna of Bizerta lagoon. The toxic effects of these contaminants were demonstrated by the inhibition of bacterial activity in the sediment/water interface and by profound changes in the structure of bacterial communities. PAHs provoked significant changes on meiofaunal community with the selection of nematode species that could be proposed as bioindicators of PAH pollution. Thus, Spirinia parasitifera which significantly (p<0.05) increased in PAH contaminated microcosms, suggesting that it is an "opportunistic» species to PAH pollution. In contrast, Oncholaimus campylocercoïdes, strongly dominant in control microcosms, decreased in PAH contaminated microcosms and seemed to be a ‘‘PAH-sensitive'' species.By analyzing the structure of microbial and meiofaunal community, we observed that the structural role of meiofauna on bacteria community structure was still evident even under PAH contamination despite the toxic effects on meiofauna. However, this structural role of meiofauna disappeared when nutrients were added to the sediment resulting in an almost complete removal of PAHs. Biostimulation seemed to be the most effective bioremediation strategy in the reduction of PAH toxic effects on benthic organisms. Overall, these results suggest that bioremediation using nutrient addition is a promising alternative technique for the degradation of PAHs in coastal polluted environments