Essais d'isolement et identification des microorganismes capables de dégrader des xénobiotiques environnementaux
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Date
2026
Authors
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Publisher
Université Badji Mokhtar Annaba
Abstract
Le polyéthylène à haute densité, polymère non biodégradable, constitue une menace environnementale significative en raison de sa persistance dans les écosystèmes. La biorémédiation des sites contaminés par les plastiques, en exploitant le potentiel métabolique des micro-organismes ubiquitaires, émerge comme une stratégie alternative et fiable pour éliminer ce type de xénobiotiques environnementaux. Cette étude a évalué le potentiel de dégradation du PEHD par des isolats microbiens et des consortiums issus de cinq sources environnementales à Annaba, en Algérie, en soulignant le rôle et le potentiel des fèces bovines comme biotope privilégié, riche en densité et en diversité microbienne, et propice à la dégradation des polymères synthétiques. La sélection des souches actives a reposé sur des protocoles de criblage rigoureux, incluant la détection de halos de clairance sur milieu gélosé et l'évaluation de l'hydrophobicité de la surface cellulaire (test MATH). À partir d'un isolat initial de 212 souches issues des 14 échantillons, une sélection phénotypique a permis de retenir 41 souches bactériennes et 5 souches fongiques pour une caractérisation approfondie de leurs capacités de dégradation du PEHD. La caractérisation moléculaire des isolats bactériens par séquençage du gène de l’ARNr 16S a révélé une importante diversité taxonomique, incluant notamment les genres Pseudomonas, Enterobacter, Bacillus, Brevibacillus, Kurthia, Brucella, Peribacillus. Parallèlement, l’identification des isolats fongiques par séquençage de la région ITS a mis en évidence la présence du genre Aspergillus. Les conditions optimales de dégradation ont été déterminées en évaluant et en optimisant les paramètres physico- himiques afin d'améliorer les taux de dégradation du PEHD. La cinétique de croissance des souches, l’évolution de la biomasse protéique et les variations du pH du milieu ont été suivies tous les 15 jours. Ces analyses visaient à établir une corrélation entre l’activité métabolique et les mécanismes de biodégradation du PEHD, tout en évaluant l’adaptation des souches à ce substrat carboné complexe. Au cours des 90 jours d’expérimentation, les isolats purs ont entraîné une perte de masse progressive, de 10,90 % à 15,07 %, tandis que les consortiums microbiens ont démontré une efficience nettement supérieure. Cette dynamique est étroitement liée à l'adhésion microbienne, ce qui favorise la formation de biofilms matures et une dépolymérisation enzymatique accrue. Ces observations sont corroborées par les niveaux déminéralisation(mesurés par l’évolution du CO₂), qui variaient entre 45,3 et 352 mg pour les isolats purs,et atteignaient 660,9 mg au sein des consortiums. Les caractérisations physico-chimiques post- incubation confirment une altération structurelle profonde des films de PEHD. La microscopie MEB a révélé une dégradation topographique prononcée, caractérisée par une érosion de surface, une porosité accrue et la formation de fissures. Ces observations ont été confirmées par l'analyse EDS, qui montre une déplétion de la fraction massique en carbone, accompagnée d’une augmentation de la masse en oxygène, ce qui suggère une dégradation oxydative. Les spectres FTIR ont révélé des modifications des groupes fonctionnels, notamment l'apparition de onctions carbonyle, tandis que les analyses XRD ont indiqué une réduction de la cristallinité de 70 % à 27,8 %, démontrant une dégradation importante des régions cristallines du polymère. Enfin, les analyses par GC-SM ont permis d'identifier des intermédiaires étaboliques de faible poids moléculaire, tels que des acides arboxyliques et des alcanes de courte chaîne. Ces résultats corroborent la minéralisation du polymère par les isolats purs et les consortiums microbiens, ce qui valide la décomposition des chaînes polymériques et confirme les observations macroscopiques et gravimétriques obtenues lors des essais de biodégradation. Ces résultats soulignent le rôle prépondérant des niches microbiennes locales dans la décomposition du PEHD et démontrent l’efficience métabolique supérieure des consortiums par rapport aux cultures pures. Ces travaux fournissent des bases théoriques et pratiques essentielles au développement de biotechnologies environnementales visant la bio remédiation des polymères synthétiques.
Description
Keywords
PEHD; xénobiotiques environnementaux; déchet plastique; biodégradation; fèces bovines; micro-organismes; consortium microbien