Exposition Biodiversités

Les micro-organismes dans les technologies du futur

2010-11-16T15:49:01Z

Apparus il y a 3,8 milliards d'années, les micro-organismes ont une longue histoire au service de l'humanité. Les hommes du néolithique les utilisaient déjà pour la fermentation et la conservation des aliments. L'invention de la microbiologie par Louis Pasteur au XIXème siècle a permis de formidables progrès. Aujourd'hui, les micro-organismes sont utilisés dans nombre de procédés, en médecine, pour l'alimentation et dans l'industrie. Des bactéries et leurs enzymes peuvent créer de nouveaux produits. Certaines sont capables de produire du biocarburant, d'autres digèrent les polluants. En 2005, les compétences des organismes vivants étaient utilisées dans 1,8 % de la production chimique. Cette part pourrait atteindre 12 à 20 % d'ici 2020.

La diversité des microbes au service des traitements industriels

2010-11-16T15:48:55Z

: Station de traitement des eaux usées, Budapest. © Photothèque Veolia Environnement

L'écologie microbienne consiste à étudier le fonctionnement des écosystèmes microbiens en relation avec leur environnement. Les communautés microbiennes sont caractérisées par différents indicateurs : densité, diversité, composition et activité.

Extrêmement importants par leur rôle dans notre quotidien, les procédés de traitement biologique des eaux usées, des gaz ou des déchets constituent d'un point de vue écologique des écosystèmes complexes. La structure de la communauté qui s'y développe dépend des conditions environnementales, mais elle est aussi corrélée au fonctionnement des traitements. Une multitude de facteurs entrent en interaction. C'est pourquoi étudier l'écologie microbienne au sein de ses procédés de traitement constitue un vrai challenge pour Veolia Environnement.

Il est apparu que le fonctionnement et la stabilité des écosystèmes environnementaux sont améliorés par des diversités élevées, ou certaines conséquences de la diversité. La « mémoire » des écosystèmes a également été démontrée dans les réacteurs de traitement en conditions de « choc » ! Dans ces milieux la composition de la communauté s'y révèle plus ou moins stable en cas de perturbation. Il a été constaté qu'un écosystème microbien est moins déstabilisé en cas de choc s'il a connu des perturbations antérieures.

La bioremédiation

2010-11-16T15:48:34Z

: © P. Bertin/GMGM

La capacité des micro-organismes à métaboliser toutes sortes de composés, y compris les plus toxiques, peut en effet être mise en avant lors de processus de dépollution in situ ou ex situ. Ce processus, nommé bioremédiation, repose sur le principe que certaines bactéries ont la capacité de métaboliser des composés toxiques. Ainsi, plusieurs espèces bactériennes ayant la capacité de dégrader du pétrole ont déjà été décrites. L'utilisation de ces bactéries sur des sites contaminés par des marées noires pourrait faciliter la suppression des résidus pétroliers les plus dispersés. D'autres polluants comme les pesticides (80 000 tonnes répandues sur les terres agricoles en France en 2006), les hydrocarbures polycycliques aromatiques (HAP) et les métaux lourds retrouvés en abondance aux abords des autoroutes ou sur des friches industrielles peuvent également être la cible de processus de bioremédiation.

Les micro-organismes du sol, une « nouvelle frontière » pour le XXIe siècle

2010-11-16T15:48:00Z

: Diversité des micro-organismes isolés du sol associés aux racines de plantes en culture en boîte de Pétri. © M. Bourcy et P. Ratet/ISV-CNRS

Le sol est un fantastique réservoir de microorganismes (champignons, bactéries et virus), en termes de diversité et de densité. En effet, un gramme de sol végétalisé contient environ 1 milliard de bactéries réparties en 5 à 25 000 espèces dont la plupart ne sont pas encore connues, ni même cultivables en laboratoire. Ces microorganismes jouent des rôles cruciaux dans les cycles de la matière (carbone, azoté, phosphore) ; ils sont donc indispensables à la vie sur Terre. Rares sont les microorganismes pathogènes. En revanche, nombre d'entre eux favorisent la croissance des végétaux, assurent la dégradation de polluants, et fournissent des composés d'intérêt tels des enzymes, des antibiotiques ou d'autres molécules comme des antiviraux ou des antitumoraux.

: Bactéries (petits bâtonnets violets) de la famille des Rhizobiaceae colonisant des cellules végétales au sein de nodosités racinaires, permettant à la plante d'utiliser l'azote atmosphérique pour sa croissance. © A. Ciriou/ISV-CNRS

Biodiversité : la forteresse contre les microbes pathogènes et les maladies

2010-11-16T15:46:54Z

: Moustique Tigre Aedes Albopictus, vecteur du chikungunya. © P. Mavingui

Les microbes (bactéries, virus, parasites) sont les organismes les plus nombreux sur la planète, tant en termes d'effectifs que de diversité. On estime à 1 milliard de bactéries pour 10 mille espèces dans un gramme de sol. De nombreux microbes sont des pathogènes qui provoquent des maladies infectieuses graves chez l'homme, les animaux et les végétaux. La diversité biologique est un rempart contre les pathogènes et les maladies associées, sa destruction est un facteur de fragilité des espèces face aux agents infectieux. Lorsqu'une espèce est frappée par un pathogène, certains individus peuvent présenter une résistance et remplacer une population disparue réduisant ainsi le risque infectieux.

Biodiversité invisible du plancton océanique

2010-11-16T15:46:02Z

: Protiste acanthaire Liptoptera. © C. Carré/UMPC/Villefranche-sur-mer

Les masses d'eau océanique, qui couvrent les 2/3 de notre planète et atteignent plusieurs kilomètres d'épaisseur, forment un des plus grand volume biosphériques. Dans chaque litre d'eau de mer vivent entre 10 et 100 milliards d'organismes : animaux, protistes, bactéries, et virus, qui composent le plancton océanique. Les organismes planctoniques sont souvent minuscules. Leur biodiversité est encore très peu connue, il pourrait y avoir des millions d'espèces –la plupart unicellulaires– dans quelques mètres cubes d'eau, et beaucoup plus encore à l'échelle planétaire. Dans le plancton, pas de plantes, ce sont les protistes, aux formes et couleurs extraordinaires, et quelques bactéries, qui capturent l'énergie lumineuse pour la transformer en matière vivante. Le plancton produit plus de la moitié de la biomasse, et donc de l'oxygène, sur Terre.

: Foraminifère genre Globigerina. © C. Carré/UMPC/Villefranche-sur-mer

La diversité microbienne

2010-11-16T15:45:12Z

: Muqueuse intestinale d'un patient atteint de la maladie de Crohn et son cortège de bactérie. © CNAM/N. Vasquez et Abrams CD

Chacun de nous héberge un cortège de bactéries intestinales - le Microbiote - remarquablement stable au cours du temps, en l'absence de stress comme la prise d'antibiotiques. Il y a 100 milliards de bactéries dans un gramme de selles humaines, représentant plus de 150 espèces différentes formant un assemblage propre à l'individu, un peu comme nos empreintes digitales.

Les bactéries intestinales appartiennent majoritairement à deux groupes, “les Firmicutes et les Bacteroidetes” dont l'équilibre semble jouer sur notre santé. Des résultats récents associent une altération de composition du microbiote et de grandes pathologies de société (inflammation, diabète, obésité).

Après avoir séquencé le génome humain, les scientifiques, dont l'équipe Micalis à l'Inra, s'intéressent aujourd'hui aux génomes de nos bactéries (métagénome) afin de mieux comprendre les relations aliment-microbes-hôte qui déterminent en partie le bien être et la santé.

Vers un effondrement des pêches ?

2010-11-16T15:44:11Z

Avec l'augmentation de la demande en poisson, la surexploitation des océans ne semble pas faiblir. Dans l'Océan pacifique, 500 000 tonnes de poissons étaient prélevées en 1950. Pour 2050, les besoins s'élèveraient à 60 millions de tonnes. Mais les stocks de poissons risquent bien de s'effondrer avant que ce chiffre ne soit atteint. D'après les scientifiques, il n'y a aucune possibilité d'augmenter ainsi les prises et de gérer durablement les pêches. La surexploitation menace déjà 20 espèces de mérous et les espèces nobles, comme le thon ou le bar, sont en déclin. Finis les poissons prédateurs, à l'avenir, les pêches devront se rabattre sur des poissons de moindre qualité, comme les mulets, ne laissant place qu'aux espèces les plus résistantes. Sans régulation internationale des pêches, les océans risquent bien de ressembler à un vaste champ de méduses !

La préservation des zones humides le long de la LGV Rhin-Rhône

2010-11-16T15:44:05Z

La LGV Rhin-Rhône Branche Est franchit plusieurs cours d'eau d'importance variable : fleuves, ruisseaux, écoulements intermittents. Pour chacun, Réseau Ferré de France (RFF) a commandé une étude hydraulique et hydrobiologique afin d'estimer les ouvrages de rétablissement. Les cours d'eau importants sont rétablis par des viaducs et des estacades et les ruisseaux par des ouvrages hydrauliques de type dalots ou buses, et leurs berges sont replantées. Les ouvrages hydrauliques font également l'objet d'aménagements particuliers pour rétablir la circulation des poissons et des animaux. Autre exemple : pour maintenir les déplacements et la reproduction des batraciens, RFF a privilégié la création de milieux équivalents se substituant aux mares existantes : 27 mares ont ainsi été réalisées.

ARGOS sur les traces de la biodiversité

2010-11-16T15:43:12Z

Si les balises ARGOS sont devenues célèbres pour le suivi des navigateurs, leur 1ère mission reste l'étude et la protection de notre planète. Grâce au système satellitaire ARGOS, les scientifiques étudient certains animaux marins comme les éléphants de mer, les tortues, les thons qui révèlent une mine d'informations sur eux-mêmes et leurs environnements. Bio-indicateurs incomparables, les animaux marins sont devenus les alliés des scientifiques en collectant des informations sur la salinité et la température des masses d'eau.

Mis en œuvre par le CNES, la NOAA (agence météorologique américaine), EUMETSAT (agence météorologique européenne) et CLS (Collecte Localisation Satellites), le système Argos est un véritable succès avec plus d'un million de messages qui transitent chaque jour par son centre de calcul grâce aux 20 000 balises.