Gotowa bibliografia na temat „Méthanogènes”

Le méthane entérique est formé par les Archea méthanogènes au cours de la dégradation microbienne des aliments dans le rumen, cequi implique que toute variation dans sa production est le résultat d'un changement dans la chaîne alimentaire microbienne. En effetla structure et/ou l'activité de la communauté microbienne fermentaire (bactéries et protozoaires) détermine la quantité et,partiellement, l'utilisation de l'hydrogène, substrat limitant de la méthanogenèse. Les microorganismes méthanogènes ne constituentqu'une petite partie de la biomasse et de la diversité microbienne dans le rumen. Aujourd'hui, l'absence de lien entre la productionde méthane et le nombre des méthanogènes est bien établie sauf lorsque des inhibiteurs spécifiques des Archaea sont employés (vaccin,additifs chimiques). Les variations dans la production de méthane, observées suite à des modifications de l'écosystème microbienou d'un des constituants de la ration, s'expliquent par des changements de diversité et/ou d'activité des Archaea par suite d'unemoindre disponibilité en hydrogène. En effet, les études récentes relient les variations observées dans la production de méthane à desvariations dans l'activité métabolique des méthanogènes et/ou à des changements fins dans leur diversité au niveau de l'espèce oumême de la souche. Ainsi, le développement des stratégies efficaces à long terme pour réduire les émissions de méthane, impliqueinévitablement la bonne compréhension des mécanismes impliqués en considérant l'écosystème microbien dans son ensemble.

Il est admis que la production de méthane (CH4) à partir de la décomposition de la matière organique est effectuée par des microorganismes méthanogènes en condition anaérobie. C’est pour cette raison que le CH4, un gaz à effet de serre (GES) possédant un pouvoir de réchauffement global (PRG) équivalent à 25 fois celui du CO2, n’est généralement pas considéré dans les protocoles de quantification de GES concernant les procédés de traitement d’eaux usées par voie aérobie. Or, selon le type de procédé aérobie et les conditions d’opération, du méthane peut effectivement être produit. Cette note technique montre des résultats obtenus lors d’essais pilotes en laboratoire avec un biofiltre traitant du lisier de porc. Il en ressort clairement que la formation de méthane est possible avec ce type de procédé, et que les concentrations générées peuvent être non négligeables. Par conséquent, cet élément doit donc être pris en compte pour l’optimisation des procédés de traitement aérobie en rapport aux aspects liés à la réduction des GES et la lutte aux changements climatiques.

Les extraits de plantes représentent un groupe complexe de substances dont les propriétés peuvent être utilisées pour manipuler le fonctionnement du rumen. Parmi eux, les tannins condensés, les huiles essentielles et les saponines ont été largement évalués pour leurs effets bactéricides/bactériostatiques. La variété de structure chimique des tannins condensés est, sans doute, à l’origine de leur différence de réactivité mais aussi d’une activité différente vis-à-vis des microorganismes du rumen. De façon générale, la croissance bactérienne est d’autant plus inhibée que la concentration en tannins condensés dans le milieu est élevée. Si les tannins condensés inhibent l'activité des archées méthanogènes, ils seraient sans effet sur les protozoaires. Généralement, les tannins condensés conduisent à une diminution de la concentration en azote ammoniacal dans le milieu ruminal mais n’affectent pas la concentration en acides gras volatils totaux. Si à dose élevée, l’effet est plus marqué in vitro qu’in vivo, à dose identique, l’amplitude de la réponse est différente selon la source de tannins condensés. En ce qui concerne l’action des tannins condensés sur la méthanogenèse, l’effet généralement observé, tant in vitro qu'in vivo, est une diminution de la production de CH4 bien que l’amplitude de la réponse soit variable et dépende de plusieurs facteurs que les études in vitro permettent de mieux cerner. Les effets principaux des huiles essentielles dans le rumen consistent en une réduction de la dégradation des protéines et de l'amidon et une inhibition de la dégradation des acides aminés, en raison de l'action sélective sur certains micro-organismes du rumen. Le pouvoir bactéricide des huiles essentielles vis-à-vis des bactéries (pathogènes ou ruminales) est lié à la structure chimique des molécules aromatiques qui les composent. Elles inhibent la croissance de la plupart des cultures pures bactériennes du rumen à des concentrations inférieures à 100 ppm ; certaines espèces pouvant s'adapter, ce qui explique la diminution voire l’absence d’effet souvent observé in vivo. Certains composés aromatiques ont la capacité de réduire la production de méthane dans le rumen. En revanche, les effets des saponines dans le rumen sont moins nets, en raison probablement du développement de populations microbiennes capables de les dégrader et/ou de l'adaptation des microorganismes à ces extraits de plante. Par ailleurs, en l’état actuel des connaissances, il est impossible de conclure quant à l’effet des extraits végétaux sur la qualité lipidique des produits animaux. Des essais complémentaires conduits in vivo et à long terme restent indispensables pour vérifier les effets observés, dans des conditions d'utilisation plus variées, mais aussi pour s'assurer de l'absence de résidus dans les produits animaux et de leur innocuité pour le consommateur.

La jacinthe d’eau (Eichornia crassipes) est une plante aquatique invasive. Elle est devenue un véritable fléau dans les eaux du monde entier en générale et dans les eaux du lac Nokoué en particulier rendant difficile la navigation aux usagers locaux de la plus grande cité lacustre du Bénin. Devant cette urgence, nous pensons que la biomasse lignocellulosique issue de l’exploitation de la jacinthe peut constituer une voie prometteuse permettant son utilisation comme matière première pour la production du bio méthane. De plus, l’urgence de trouver d’autres sources d’énergie énergies renouvelables suite à l’amenuisement des énergies fossiles n’est plus à démontrer. L’objectif de notre travail est d’évaluer le pouvoir méthanogène de la jacinthe d’eau prélevée sur le lac Nokoué à Ganvié dans la commune de So-Ava au Bénin. Ainsi, nous avons introduit à titre expérimental, dans un bidon de 25litres, 150g de jacinthe d’eau hachée avec 1litre d’inoculum. Après 40 jours de fermentation, il a été produit 5169,025 ml de méthane ou 34,46 ml/g CH4 soit 58% du volume total de biogaz produit. Le taux du sulfure d’hydrogène remarqué dans le biogaz produit permet de conclure que la concentration en soufre ou en ses dérivés dans l’eau du lac Nokoué est importante. La jacinthe d’eau (Eichornia crassipes) peut être un bon substrat pour la bio méthanisation anaérobie en milieu lacustre.

Aujourd’hui, la fonction essentielle d’une station d’épuration est de dépolluer les effluents liquides pour limiter les dommages sur les milieux naturels ou pour la santé publique. Cet objectif de conservation ne prend malheureusement pas en compte les pressions sociétales. La croissance démographique, les sociétés de consommation nous ont amenés à une situation où annuellement nous consom mons plus de ressources que la planète peut nous offrir. À l’heure du recyclage et du développement de l’économie circulaire, il semble urgent de faire évoluer la conception et l’exploitation des stations d’épuration (STEP). Ces dernières ne doivent plus jouer le rôle de « déchetterie liquide », mais celui de « récupérateur/producteur de ressources ». Avec son développement, la filière biogaz apparaît comme une évidence. Cependant, malgré ces tendances, la croissance d’unités de biogaz sur STEP est figée. Cela est dû au fait que les procédés classiques d’épuration dégradent le pouvoir méthanogène des effluents et restreignent la valorisation d’autres ressources. Les STEP de demain devront être des bioraffineries à forte valeur ajoutée. Cela conduit à faire évoluer nos procédés : au lieu d’enlever les polluants par étapes successives pour obtenir des effluents « propres », extrayons les ressources les unes après les autres, à commencer par l’eau pour la recycler, de l’énergie ainsi que des matières organiques et minérales. Oublions le traitement et valorisons le tri pour une économie circulaire respectueuse quantitativement et qualitativement de nos ressources naturelles. Des technologies de fractionnement membranaire sont la clé du développement de ces bioraffineries. Un retour d’expérience sur une industrie agroalimentaire est présenté dans cet article. Les résultats de ces essais à grande échelle révèlent le potentiel et l’intérêt du recyclage par fractionnement en comparaison aux procédés conventionnels de traitement. Les nouvelles STEP peuvent ainsi devenir des usines de production d’eau potable, de bioengrais, de biomatériaux… tout en étant productrices d’énergie.

Les impacts environnementaux liés aux productions animales sont pris en considération depuisau moins deux décennies. Mais jusqu’à une date récente, ils étaient considérés comme des «dommagescollatéraux» résultant de la nécessité de nourrir la planète. Depuis le rapport de la FAO«Livestock’s long shadow» (Steinfeld et al 2006), les préoccupations environnementales liées enparticulier aux gaz à effet de serre (GES) ont pris une importance croissante auprès des acteursdes filières animales et des décideurs politiques. Elles sont désormais au centre de la réflexion surle développement de l’élevage. En témoignent des documents dépassant le cadre de l’agriculturecomme la publication des propositions du «Grenelle 2» par le gouvernement français, ou la feuillede route de l’Union Européenne pour une baisse drastique des émissions de gaz carbonique àl’échéance de 2050. En fait, le problème est planétaire, car la consommation mondiale de produitsanimaux augmente, tendance appelée à se poursuivre en raison de l’évolution démographiqueet de l’accroissement de la part des produits animaux dans l’alimentation dans les pays endéveloppement et émergents (Gerber et al 2011). La revue INRA Productions animales a publié depuis plusieurs années de nombreux articlesrelatifs aux relations entre élevage et environnement, analysées sous divers angles. Récemmentdes articles relatifs aux polluants ou aux aspects environnementaux plus globaux ont été publiésdans le cadre de trois numéros thématiques : «Porcherie verte» avec notamment des articles surles éléments à risque et les émissions gazeuses lors de la gestion des effluents (Bonneau et al2008a, b), «Les nouveaux enjeux de la nutrition et de l’alimentation du porc» avec un article surles relations entre nutrition et excrétion de polluants (Dourmad et al 2009), et «Elevage en régionschaudes» avec un article consacré aux impacts et services environnementaux (Blanfort et al2011). Des articles ont également été publiés sur la quantification des émissions de méthane parles animaux d’élevage en France (Vermorel et al 2008) et sur la modélisation des émissions deméthane chez les ruminants (Sauvant et al 2009). Enfin, les moyens de réduire les rejets porcinset avicoles par la génétique ont été analysés (Mignon-Grasteau et al 2010). A signaler aussi lenuméro spécial «Elevage bio» en 2009, qui analysait les systèmes d’élevage biologique sans toutefoisdiscuter leurs avantages au plan environnemental. La réduction des émissions de GES par l’élevage est devenue un enjeu majeur des recherchessur les systèmes d’élevage et en nutrition animale. Ce dossier composé de quatre articles estconsacré aux GES en élevage bovin en mettant l’accent sur le méthane. En effet dans la plupartdes systèmes laitiers et à viande, le méthane est le gaz à effet de serre qui contribue le plus auxémissions, exprimées en équivalent gaz carbonique, comme le montre le premier article (Dollé etal 2011) qui replace les émissions de méthane dans l’ensemble des émissions de gaz à effet deserre. Un travail considérable a été réalisé pour évaluer et comparer les systèmes français, et lesINRA Productions Animales, 2011, numéro 5situer dans un contexte plus global : depuis quelques années les émissions induites par des systèmesd’élevage très divers sont étudiées dans le monde, principalement en Europe. Le deuxièmearticle (Sauvant et al 2011) analyse les relations étroites entre la production de méthane et les fermentationsdans le rumen selon la nature du régime alimentaire, puis discute la précision des principaleséquations empiriques de prévision de la production de méthane, ainsi que des modèlesmécanistes qui ont été développés. Des voies d’amélioration sont proposées. Dans un troisièmearticle (Popova et al 2011), les mécanismes de production de méthane dans le rumen sont analysés.Un intérêt particulier est porté au rôle des Archaea méthanogènes, microorganismes qui constituentun domaine spécifique du règne vivant et qui sont les seuls à produire du méthane à partirde l’hydrogène. La compréhension des mécanismes est un élément majeur pour prévoir les effetspossibles d’une ration, d’un additif, d’une biotechnologie sur la production de méthane. Laconnaissance actuelle de ces effets est présentée dans un quatrième article (Doreau et al 2011),centré sur les résultats obtenus in vivo. Il est en effet important de confronter les annonces faitesà partir d’essais in vitro, ou d’un seul essai in vivo mené sur le court terme, aux résultats d’étudesapprofondies reposant sur une base expérimentale solide. Ce dossier dresse un bilan des recherches et de l’état des connaissances sur le méthane entérique,et mentionne les principaux leviers d’action pour réduire les émissions des trois principauxgaz à effet de serre. Une vision plus large nécessiterait le développement d’aspects complémentaires.En premier lieu, celui des émissions de méthane et de protoxyde d’azote liées aux effluents.Elles sont toutefois très mal connues et éminemment variables, comme l’ont souligné Hassounaet al (2010) qui ont développé une méthode permettant de les évaluer en bâtiments. En deuxièmelieu, l'impact des nombreuses voies permettant de réduire les émissions de protoxyde d'azote auchamp doit être évalué. Ainsi, serait nécessaire une analyse portant sur les différents moyens permettantde limiter la fertilisation azotée minérale (fertilisation «de précision», recours aux légumineuses,inhibition des réactions de nitrification/dénitrification dans les sols, meilleure gestiondu pâturage…) qui sont seulement évoqués dans le texte de Dollé et al (2011). Enfin, la séquestrationde carbone par les prairies doit être prise en compte dans l’analyse de la contribution desélevages de ruminants au réchauffement climatique. Les valeurs actuellement retenues sont probablementsous-estimées (Soussana et al 2010), mais les résultats récents mettent en évidence unetrès grande variabilité de ce stockage de carbone, liée non seulement au type de végétation et auxconditions pédologiques, mais aussi, entre autres, au type d’exploitation par les animaux et auxaléas climatiques (Klumpp et al 2011). Le réchauffement climatique est actuellement considéré par les médias et les décideurs politiquescomme l’urgence en termes de protection de notre environnement. Cela ne doit pas faireoublier qu’il est nécessaire de prendre en compte simultanément l’épuisement de certaines ressourcescomme l’énergie fossile et les phosphates, la raréfaction des réserves en eau, la compétitionpour les surfaces agricoles, et la pollution de l’air, des sols et de l’eau par différentes moléculesminérales et organiques. L’analyse des impacts environnementaux, en tant que composantede la durabilité des systèmes d’élevage, doit donc être multifactorielle et prendre également encompte les services environnementaux et sociétaux de l’élevage, une activité qui fait vivre plusd’un milliard d’habitants de notre planète.

Description du Sujet: Les résidus graisseux figurent, à l’heure actuelle, parmi les problèmes les plus importants posés par les déchets ménagers. L’insolubilité des graisses en milieu aqueux provoque dès leur rejet à l’égout, l’encrassement des ouvrages d’assainissement et le colmatage des canalisations. Ces déchets riches en lipides étant considérés comme une importante source d’énergie potentielle renouvelable, une co-digestion avec les boues primaires (BP) et les boues biologiques d’aération prolongée (BB) apparaît comme une solution intéressante. Objectif: L’objectif de cette étude est de produire du biogaz à partir d’un traitement biologique anaérobie des graisses provenant du dégraissage par co- digestion avec les boues de station pour une couverture des besoins énergétiques en général dans les stations d’épuration. Méthodes: La méthodologie adoptée a essentiellement reposé sur la caractérisation des boues primaires, biologiques d’aération prolongée et des déchets graisseux, la détermination du potentiel méthanogène des boues et des boues co-digérées avec les déchets graisseux et l’évaluation de la qualité agronomique des digestats ainsi que le rendement épuratoire du traitement expérimental. Résultats: A l’issu des essais au laboratoire, l’adéquation des résidus graisseux en tant que co-substrat à la digestion anaérobie des boues est confirmée. Plus la quantité de graisse ajoutée augmente plus la production de biogaz est élevée. Le meilleur rendement est obtenu à 45 % de graisse avec les boues biologiques d’aération prolongée (17,15 m3 /t MB) et à 30 % de graisse (11,88 m3 /t MB) avec les boues primaires. L'évaluation de la performance épuratoire du dispositif donne un abattement de la matière grasse allant de 50 à 75 %, de la DBO5 de 46,15 % à 73,77 % et de la DCO de 50,01 à 61,75 % dans les digestats avec les BP et de 34,68 % à 75,89 % pour la DBO5 et de 15,94 à 62,21 % dans ceux des BB. Conclusion: L’analyse de la qualité agronomique de ces résidus de digestion montre qu’ils peuvent être valorisés comme fertilisant en agriculture.

La méthanisation des eaux résiduaires de la production des levures fourragères sur hydrolysat de l’alfagrass (Stepia Tenacissima), est réalisée sur des biofiltres de laboratoire. Afin d’immobiliser les bactéries méthanogènes thermophiles, plusieurs matériaux sont testés en qualité de support. Un biofilm de la microflore anaérobie méthanogène est différemment développé à la surface de tous les matériaux - supports. Le biofiltre au support en fibres synthétiques en forme de frange a montré le meilleur temps de démarrage (40 jours). Avec ce biofiltre, la fermentation a atteint l’état stationnaire en terme de production du biogaz à 2,1 m3/m3/jour avec une charge volumique de 8,6 kg DCO/m3/jour. Les performances du biofiltre ont augmenté, lorsqu’on a diminué la charge volumique jusqu’à 6,9 kg DCO/m3/jour en maintenant le temps de séjour hydraulique à 24 heures. Dans ces conditions, la biodégradabilité de la DCO a atteint un taux de réduction maximum de 84,7 % et une production de biogaz de 0,51 m3/kg de DCO éliminée/jour avec une teneur de 70 % en CH4.

Dans la première partie de notre Thèse, nous avons revu la littérature de l’ensemble des espèces méthanogènes retrouvées dans les différents microbiotes de l’homme. Nous avons également fait un point sur les diverses méthodes utilisées en microbiologie clinique pour rechercher et identifier ces microorganismes. Dans une seconde partie de notre thèse, nous avons montré que le tractus digestif humain est colonisé par M. smithii dès le premier jour de la vie posant ainsi la question des sources potentielles d’acquisition de ce méthanogènes. Nous avons détecté et isolé M. smithii et M. oralis dans le colostrum et dans le lait maternel suggérant ainsi une contamination mère-enfant par allaitement. Concernant les prélèvements vaginaux, M. smithii est détecté dans 97 % des prélèvements collectés chez des patientes ayant une vaginose bactérienne. Par la suite, nous avons rapporté la détection de méthanogènes, M. oralis et M. smithii dans le fluide salivaire d'individus ne souffrant d'aucune maladie bucco-dentaire. Dans la troisième partie de notre thèse, nous avons montré pour la première fois que les méthanogènes font partie du microbiote urinaire dans lequel nous avons trouvé M. smithii avec une prévalence de 9 %. Enfin, nous avons optimisé les méthodes de recherche et d’isolement des méthanogènes. Nous avons développé une méthode chimique de production d’H2. L’expertise acquise et les résultats obtenus au cours de cette Thèse, nous invitent à poursuivre des travaux de recherche en microbiologie clinique des méthanogènes, en questionnant plus particulièrement leurs rôles en physiologie et en pathologie buccodentaire
In the first part of our thesis, we reviewed the literature of all the methanogenic species found in the different microbiota of humans. We also reviewed the various methods used in clinical microbiology to research and identify these microorganisms. In a second part of our thesis, we have shown that the human digestive tract is colonized by M. smithii from the first day of life thus posing the question of potential sources of acquisition of this methanogen. We detected and isolated M. smithii and M. oralis in colostrum and breast milk suggesting mother-to-child contamination by breastfeeding. For vaginal specimens, M. smithii is detected in 97% of the samples collected from patients with bacterial vaginosis. Subsequently, we reported the detection of methanogens, M. oralis and M. smithii in the salivary fluid of individuals with no oral disease. In the third part of our thesis, we have shown for the first time that methanogens are part of the urinary microbiota in which we found M. smithii with a prevalence of 9%. Finally, we have optimized the methods of research and isolation of methanogens. We have developed a chemical method for producing H2. The expertise acquired and the results obtained during this thesis, invite us to continue research work in clinical microbiology of methanogens, questioning more particularly their roles in physiology and oral pathology

Les méthanogènes sont des Archaea anaérobies stricts, connus pour être les seuls êtres vivants capables de produire du méthane comme sous-produit de leur métabolisme. Notre revue de littérature a montré qu’outre les espèces environnementales, l’ordre des Methanomassiliicoccales ne comptait à ce jour qu’une seule espèce Methanomassiliicoccus luminyensis isolée et cultivée dans notre laboratoire. Aucours de notre thèse, nous avons développé une nouvelle méthode permettant la culture et l’isolement des méthanogènes en absence de source externe de dihydrogène (H2) d’une part et d’autre part une méthode de génotypage Multispacer Sequence Typing (MST) basée sur le séquençage d’espaces intergéniques pour typer Methanobrevibacter smithii et M. oralis. Par la suite, nous avons mis en évidence la présence de méthanogènes en situation pathologique chez l’homme. Nous avons détecté et isolé pour la première fois au sein de flores anaérobies, M. oralis à partir d’échantillons d’abcès cérébraux, et de sinusite d’une part, et d’autre part M. smithii à partir d’un échantillon de patient souffrant d’abcès para-vertébral. Enfin, dans la cinquième partie de notre thèse, nous avons testé in vitro la sensibilité de cinq méthanogènes associés aux flores humaines à la lovastatine qui est une pro-drogue utilisée pour abaisser la concentration de cholestérol chez l’homme dans le cadre de certaines pathologies. Les cinq méthanogènes se sont avérées sensibles à une concentration minimale inhibitrice de 1µg/mL, après activation par hydrolyse de la lovastatine par des bactéries anaérobies du microbiote digestif, via une l’inhibition de la croissance et de la production du méthane
Methanogens are strict anaerobic Archaea, known to the only being able to producing methane gas as a byproduct. Methanogens which are not detected in clinical microbiology laboratories were present in oral, digestive, vaginal and cutaneous microbiota of human. Only five species on the thirteen known in human have been cultivated before the beginning of our thesis. In our thesis, we initially reviewed the state of knowledge about methanogens in human microbiota, particularly the new order Methanomassiliicoccales of methylotrophic methanogens, the as member of human microbiota. In the second part of this work, we performing new method for methanogens culture and isolation without any dihydrogen atmosphere, by co-cultured in tubes methanogens with Bacteroides thetaiotaomicron, which produces hydrogen. We also developed Multispacer Sequence Typing (MST), a genotyping method based on intergenic spacers sequencing, to genotype M. oralis and Methanobrevibacter. Smithii. We demonstrated that methanogens could be part of polymicrobial infection in the case of brain and sinusal abscesses, and also in skeletal muscle abscess, by isolating for the first time M. oralis and M. smithii in these pathologies, using culture-based and molecular-based approaches, and suggested that methanogens could be considered as human opportunistic or emerging pathogens. Finally, we tested the in vitro susceptibility of lovastatin which is a prodrug used as a powerful serum cholesterol-lowering drug in some human diseases and showed that it’s inhibits growth and methane production in human-associated methanogens without affecting intestinal bacteria

Dans la première partie de notre Thèse, nous avons revu la littérature sur les méthanogènes retrouvés dans les différents microbiotes de l’Homme. Nous avons également fait un point sur les diverses méthodes utilisées pour la détection de ces microorganismes au laboratoire de microbiologie clinique.Dans une seconde partie de notre travail de Thèse, nous avons testé la production d’hydrogène par les bactéries anaérobies facultatives d’intérêt clinique, plus particulièrement les bactéries précédemment retrouvées associées avec les méthanogènes dans les échantillons cliniques. Nous avons observé que toutes les bactéries anaérobies facultatives n’ont pas la capacité de produire de l’hydrogène gazeux et nous avons rapporté trois bactéries qui n’étaient pas connues en littérature pour la production d’hydrogène. Dans la troisième partie de notre Thèse, nous avons exploré la flore sinusale à la recherche de méthanogènes. Nous avons pu mettre en évidence par des méthodes de biologie moléculaire, d’hybridation fluorescente in situ et de culture microbienne, des méthanogènes chez neuf patients différents présentant des infections sinusales. Nous nous sommes intéressées à rechercher les méthanogènes dans la cavité orale chez un autre type de population plus précisément dans un centre d’odonto-stomatologie au Mali. Au total, nous avons obtenu huit échantillons positifs pour les méthanogènes. Dans la dernière partie de notre Thèse, nous avons étudié le répertoire des archaea et bactéries associées à quinze espèces de plantes différentes utilisées comme brosses à dents naturelles à Bamako, au Mali
In the first part of our thesis, we reviewed the literature on the methanogens found in the different microbiota of humans. We also reviewed the various methods used for the detection of these microorganisms in the clinical microbiology laboratory. In a second part of our Thesis work, we tested the hydrogen production by facultative anaerobic bacteria of clinical interest. , especially bacteria previously found associated with methanogens in clinical samples. We have observed that not all facultative anaerobic bacteria have the capacity to produce hydrogen gas and we have reported three bacteria that were not known in the literature for the production of hydrogen. In the third part of our Thesis, we explored the sinus flora in search of methanogens. Molecular biology, fluorescent in situ hybridization and microbial culture demonstrated methanogens in nine different patients with sinus infections. We were interested in looking for methanogens in the oral cavity in another type of population more specifically in a center of odonto-stomatology in Mali. In total, we obtained eight positive samples for methanogens. In the last part of our Thesis, we studied the archaea and bacteria repertoire associated with fifteen different plant species used as natural toothbrushes in Bamako, Mali

Le stockage des déjections animales pendant une durée pouvant atteindre 6 mois en attente de valorisation agronomique, est acompagné de dégagement de méthane, un gaz à effet de serre. La quantification de ces émissions présente des variations importantes et par conséquent, de fortes incertitudes. Afin de mettre en évidence les paramètres intrinsèques aux lisiers influençant ces émissions, des simulations de stockage en batch de treize lisiers de compositions très différentes ont été réalisées. Tout d’abord en conditions optimales (30°C), 35 à 65 % de la DCO initiale est minéralisée sur forme de CH4 (50 à 75 %) et de CO2 (25 % à 50 %), ce qui correspond à des potentiels d’émission maximale de CH’ (BO) compris entre 196 et 384 LCH4 kgMV. La matière organique non biodégradée est essentiellement composée de lignine et d’une partie importante des polysaccharides et des protéines. Ces fractions semblent également ralentir les cinétiques d’hydrolyse et conduisent à des pourcentages en CH4 du carbone minéralisé plus faible. Au stockage à 13°C, les activités microbiennes sont limitées. Ainsi, les lisiers produisent seulement de 1 à 49 % des B0. La principale limitation au cours du stockage est liée à la phase de méthanogenèse. Pour la plupart des lisiers, le CH4 semble majoritairement produit (75%) par la voie acétotrophe. Pour la première des micro-organismes acétotrophes ont été identifiés dans le lisier de porcs. Les pics successifs observés au cours de la production de CH4 pourraient alors être expliqués par les successions microbiennes. Des inhibitions réversibles et/ou des défauts en H2 pourraient également survenir. En condition d’huibition irréversible, il semble que le CH4 soit principalement produit par la voie hydrogénotrophe. L’accumulation d’acétate et les bilan sur l’H2 appuient cette hypothèse. Bien qu’aucune espèce chimique précise n’ait pu être déterminée comme responsable des inhibitions, les AGV, les AGVH, le H2S et le pH acide sont fortement suspectés. En revanche le NH3 semble sans effet sur la méthanogenèse
The storage of the livestock wastes lasting up to 6 months before the use as organic fertilizers, lead to methane emission, a greenhouse gas. The quantification of these emissions shows important variations and thus large uncertainties. In order to highlight the intrisic slurry parameters influencing the methane emission, batch storage simulations of thirteen different slurries were performed. First, in optimal conditions (30°C), from 35 to 65 % of the intital COD is mineralized into methane (50 to 75 %) and carbon dioxide (25 to 50 %), corresponding to ultimate methane producing capacity (B0) from 196 to 384 LCH4/kgVS. The no-biodegradable organic matte ris mainly composed of lignin, polysaccharides (cellulose and hemicellulose) and proteins. These fractions seem also to reduce the hydrolysis kinetics and lead to weaker methane percentages of the mineralized carbon. At storage temperature, I. E. 13°C, microbial activities are limited. Thus, the slurries produce only between 1 and 49 % of the B0. The main limitation is related to the methanogenesis step. For most of the slurries, methane is mainly (75 %) produced through the acetotrophic pathway. For the first time the acetotrophic microflora, responsible of this pathway was identified if pig slurry. The successive methane production peaks could be explained by a succession of methanogens microflora. Reversible inhibitions and/or Hé defects could be also involved. In condition of irreversible inhibition, it seems that methane is mainly produced by the hydrogenotrophic pathway. The acetate accumulatino and the H2 mass balance support this assumption. Although no specific chemical specie was determined as responsible for inhibitions, the VFA, the VFAH, the H2S and the acid pH are strongly suspected. On the other hand, NH3 seems to have no effect on the methanognenesis

Numération, isolement et modification des bactéries formant de l'acétate à partir d'éthanol, de lactate et d'acides gras à plus de 3 carbones, dans des digesteurs industriels. Etude du rôle respectif des bactéries sulfatoréductrices et des bactéries syntrophes. Caractérisation de 3 nouvelles espèces bactériennes et notamment d'une bactérie sulfatoréductrice désulfobulbus elongatus (étude du métabolisme du propionate et de l'hydrogène, caractérisation des enzymes impliquées)

Developpement d'une microflore resistante, simplifiee et active sur le substrat apres 5 mois de culture de la flore d'un digesteur en presence de phenol. Enrichissement et isolement des bacteries a partir de cette microflore adaptee. Caracterisation morphologique, physiologique et biochimique des bacteries isolees. Cinq morphotypes dominent, dont 3 non methanogenes, et une bacterie acetoclaste de type methanothrix sp. Etude de la biodegradation du phenol par les bacteries isolees (physiologie, voie metabolique). Le phenol est sans doute prealablement converti en benzoate, qui est ensuite reduit et dont le cycle aromatique est ouvert. La degradation du benzoate parait strictement liee a l'activite des bacteries methanogenes

Influence de la concentration en azote ammoniacal et de quelques cations sur l'activité métabolique des bactéries méthanogènes a été étudiée à partir de fermentations d'acides gras volatils et de formate en chemostat et de cultures en discontinu de Methanothrix et de Methanosarcina sur acétate.

Nous avons étudié les glucides de la souche Fe de Methanothrix soehngenii bactérie méthanogène dominante dans les digesteurs anaérobies. Les cellules sont dépourvues d'exopolysaccarides solubles mais contiennent 2% de glycogène intracellulaire. Methanothrix est entourée d'une gaine protéique très résistante aux agents protéolytiques, chaotropiques et dénaturants, qui contient, dans le cas de la souche FE, 7% de glucides. Nous avons montré que le milieu de culture et le mode de lyse des cellules ont une incidence sur la composition glucidique des préparations de gaine et avons constaté une grande variabilité entre les souches de Methanothrix. Les oligosaccharides de 15 à 30 résidus sont liés de manière covalente aux peptides. La gaine ne peut être solubilisée que par l'hydrazine anhydre à chaud. Nous avons utilisé des temps d'hydrazinolyse inférieurs à 5 min pour solubiliser une fraction glycoprotéique contenant 20% de glucides. Sa masse moléculaire supérieure à 1 000kDa indique la présence de nombreuses sous-unités puisque les sous-unités peptidiques ont une masse de 16kDa. Nos travaux constituent la première description d'une glycoprotéine chez une bactérie méthanogène.

La présence de micro-organismes dans les gisements pétroliers a depuis longtemps été mise en évidence, mais la connaissance de la diversité et de l'activité des bactéries présentes dans ces écosystèmes souterrains particuliers reste encore partielle. Dans cette étude, nous avons caractérisé la microflore d'un gisement biodégradé de faible salinité et de faible température par des techniques de microbiologie classique et de biologie moléculaire. Les principaux groupes de bactéries cultivables mis en évidence sont les bactéries homoacétogènes, les méthanogènes acétoclastes, les sulfato-réductrices et les bactéries dénitrifiantes. L'analyse moléculaire des cultures a montré la présence d'une diversité plus grande de micro-organismes affiliés aux Proteobacteria, aux Firmicutes, aux Bacteroidetes, aux Spirochaetes, aux Deferribacteres et aux Euryarchaeota. Une souche fermentaire affiliée aux Bacteroidetes a fait l'objet d'une caractérisation complète. Sur la base de données chimiotaxonomiques et phylogénétiques, la définition d'un nouveau genre et d'une nouvelle espèce, Petromonas sulfurophila, a pu être proposée. L'analyse directe de l'eau de production a permis de confirmer la présence de méthanogènes, affiliées aux Methanosarcinales et aux Methanomicrobiales. Un phylotype unique affilié au genre Arcobacter a été obtenu dans la banque Bacteria mais la signification écologique des microorganismes correspondant reste inconnue. L'interprétation des données microbiologiques et géochimiques laisse supposer que la méthanogenèse est le processus terminal dominant dans ce gisement. La caractérisation de cultures dégradant des acides gras à longue chaîne nous a permis de montrer que le méthane pourrait être produit par des associations syntrophiques comportant plusieurs types de méthanogènes, capables d'utiliser l'acétate, l'hydrogène et/ou le formiate. Des associations similaires pourraient éventuellement être impliquées dans la dégradation des hydrocarbures in situ
The presence of microorganisms in oil fields has been detected for a long time and sulphate reducers have been extensively studied in these ecosystems. However, our knowledge of the diversity and the activities of the bacteria thriving in these particular subterranean environments is still limited. In this study, we have characterized the microbial population in a low-temperature and low-salinity Canadian oil reservoir using both cultural and molecular techniques. The dominant cultivable population was composed of homoacetogens, acetoclastic methanogens, sulphate reducers and denitrifiers. Molecular analysis of enrichment cultures showed the presence of a wider diversity of microorganisms related to Proteobacteria (beta, delta, epsilon), Firmicutes, Bacteroidetes, Spirochaetes, Deferribacteres and Euryarchaeota. Some of the predominant cultivable bacteria could be isolated and one fermentative strain affiliated to the Bacteroidetes was characterized. On the basis of chemotaxonomic and phylogenetic data, a new genus and a new species, Petromonas sulfurophila could be proposed. Direct analysis of the production water confirmed the presence of methanogens related to Methanosarcinales (Methanosaeta, Methanosarcina, Methanolobus) and Methanomicrobiales (Methanocorpusculum, Methanocalculus, Methanoculleus, Methanospirillum). A unique phylotype related to Arcobacter (Proteobacteria epsilon) was obtained in the bacterial library but the ecological significance of the corresponding microorganisms is unknown. Cross evaluation of microbial and geochemical data suggests that methanogenesis is the dominant terminal process in this oil field. Characterization of long chain fatty acid-degrading consortia showed that methane could be produced by syntrophic associations involving several methanogenic bacteria using acetate, hydrogen or formate. Similar associations could perhaps be involved in hydrocarbon degradation in situ

Ce chapitre décrit l'importance des archées méthanogènes. Ces anaérobes produisent du méthane qui est à la fois un important gaz à effet de serre et un biocarburant d'avenir. La diversité de leurs métabolismes exotiques, leurs particularités physiologiques, distribution environnementale, interactions avec les autres microorganismes, rôles dans la dégradation de la matière organique et évolution y sont présentés.

La taxonomie des Archées a évolué en fonction des méthodes utilisées pour déterminer leurs relations évolutives et de nos connaissances sur leur diversité. Pendant longtemps, le nombre de phylums d’archée est resté limité à trois ou quatre. Avec l’essor de la génomique et de la métagénomique ce nombre a explosé et le concept de superphylum est apparu. Tous les phylums et superphylums d’Archée connus à ce jour sont décrit dans ce chapitre. Récemment, la taxonomie des Archées a été entièrement refondue sur la base d’une phylogénie protéiques. Toutefois, l’enracinement de cette phylogénie est controversé et la nomenclature proposée peut prêter à confusion. La nature du dernier ancêtre commun des Archées, hyperthermophile et/ou méthanogène, est toujours en débat.