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RÉSUMÉ
Les systèmes marins côtiers sont fréquemment contaminés par des hydrocarbures d’origine anthropique qui font partie des contaminants majoritaires du milieu. Plusieurs stratégies de réhabilitation biologique (bioremédiation) peuvent être mises en place. Celles-ci sont basées sur la stimulation des capacités métaboliques naturelles des micro-organismes autochtones (biostimulation) ou sur l’ajout de souches ou consortia microbiens dans le milieu à dépolluer (bioaugmentation). Parfois, la meilleure réponse peut toutefois consister à ne pas intervenir et à laisser les processus naturels d’autoépuration agir (atténuation naturelle).
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Philippe CUNY : Aix-Marseille univ., université de Toulon, CNRS, IRD, MIO, Marseille, France
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Cécile MILITON : Aix-Marseille univ., université de Toulon, CNRS, IRD, MIO, Marseille, France
INTRODUCTION
Les hydrocarbures sont parmi les contaminants les plus abondants des systèmes marins côtiers. De nombreuses zones côtières à travers le monde sont en effet soumises à des apports chroniques de ces composés, apports qui peuvent être parfois massifs (marées noires). Leur dynamique dans le milieu est complexe et fait intervenir de nombreux processus, abiotiques et biotiques, qui interagissent. Parmi ceux-ci, la biodégradation des hydrocarbures, effectuée par des micro-organismes parfois spécialisés dans leur utilisation (qualifiés d’« hydrocarbonoclastes »), permet leur élimination effective en conditions oxiques mais aussi anoxiques tant dans l’eau de mer que dans les sédiments. Elle peut intervenir dans une vaste gamme de conditions physico-chimiques de température, de pH ou encore de salinité. Ceci en fait un processus de choix pour le génie écologique afin de dépolluer (bioremédiation) les écosystèmes marins pollués aux hydrocarbures. Les différentes stratégies de bioremédiation visent à stimuler (biostimulation) les capacités cataboliques naturelles de la communauté microbienne indigène du milieu côtier pollué. La stimulation peut se faire par ajout de nutriments (fertiliseurs), de (bio)surfactants, d’accepteurs terminaux d’électrons (e.g. O2,
ou encore grâce à des procédés électrochimiques (électrostimulation). Une autre stratégie peut consister à introduire dans le milieu pollué des souches/cultures mixtes hydrocarbonoclastes choisies pour leurs capacités à dégrader les hydrocarbures (bioaugmentation) et qui peuvent avoir été isolées de ce même milieu. Plusieurs de ces stratégies peuvent aussi être associées (e.g. ajout combiné de fertiliseurs et de biosurfactants).
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2. Biodégradation des hydrocarbures dans les écosystèmes marins
2.1 Micro-organismes hydrocarbonoclastes et voies cataboliques impliquées
Du fait de l’ubiquité des HC biogéniques en mer, il existe naturellement une grande diversité de micro-organismes qui sont capables de dégrader une grande variété d’hydrocarbures tant aliphatiques qu’aromatiques. Ces micro-organismes, qualifiés d’hydrocarbonoclastes, se retrouvent dans les différentes matrices environnementales marines (eau, particules en suspension, sédiments). On les trouve aussi bien dans les zones portuaires fortement contaminées que dans des environnements préservés où ils représentent généralement moins de 1 % de la communauté microbienne. Il s’agit majoritairement de bactéries mais aussi d’archées, de champignons (fungi) ou encore de micro-eucaryotes photosynthétiques. La chronicité de la contamination des écosystèmes côtiers par des HC anthropogéniques favorise par ailleurs le maintien voire le développement des populations qui ont cette capacité. Ainsi, dans les environnements fortement contaminés par des HC, les organismes hydrocarbonoclastes peuvent même être dominants.
Les gènes codant pour des enzymes impliquées dans les voies de dégradation des HC peuvent être transmis par transfert latéral de gènes (e.g. transfert par conjugaison de plasmides cataboliques tels que Oct, Nah7, dox, TOL). De fait, on trouve des souches hydrocarbonoclastes dans de nombreux phyla bactériens. C’est particulièrement le cas chez les Proteobacteria au sein des classes des gammaprotéobactéries (e.g. familles des Alcanivoraceae, Oceanospirillaceae, Pseudomonadaceae, Alteromonadaceae et Piscirickettsiaceae) ou des Alphaproteobacteria (famille des Rhodobacteraceae). Certaines bactéries marines sont hautement spécialisées dans l’utilisation des HC et de dérivés alkylés pour lesquelles ils constituent leur principale source de carbone et d’énergie, parfois d’une manière quasi exclusive. Ainsi les genres Alcanivorax, Oleiphilus, Oleispira, Oleibacter, Thalassolituus, et dans une moindre mesure Marinobacter, sont spécialisés dans la dégradation des alcanes saturés linéaires ou ramifiés. Les genres Cycloclasticus et Neptunomonas sont, quant à eux, spécialisés dans la dégradation des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) ...
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BIBLIOGRAPHIE
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ANNEXES
(liste non exhaustive)
Directive 2005/35/CE du Parlement européen et du Conseil du 7 septembre 2005 relative à la pollution causée par les navires et à l'introduction de sanctions en cas d'infractions (JORF du 30 septembre 2005).
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