Isolement et caractérisation des bactéries dégradatrices de plastiques industriels

Abstract

الملخص (بالعربية) :

للبيئة من أكثر المواد الملوثة البلاستيك الهدف من هذا العمل هو العزل، واختيار السلالات البكتيرية التي تنتج إنزيمات قادرة على خفض البولي إيثيلين منخفض الكثافة. ولهذا الغرض، ثلاث (03) عينات من التربة تحتوي على أكياس بلاستيكية متحللة (بوليثيلين منخفض الكثافة)، مصنوعة من مقالب مختلفة من الدفن العامة في ولاية تلمسان مثل دفن ندرومة، مدينة تلمسان الجديدة والقديمة، في المنطقة الغربية من الجزائر. سمح الفحص الأولي بعزل 29 إجهاداً منتجة للإنزيم قادرة على تحليل إنزيم البولي إيثيلين المنخفض الكثافة. ثم كشف الفحص الثانوي عن اختيار 11 سلالات ML001) وML002 وML006 وML007 وML008 وML014 وML015 وML018 وML020 وML022 و(ML029 إنتاج الإنزيمات القادرة على خفض مستوى الإنتاج المحلي من الإنتاج المحلي الإجمالي وتم تحديدها من الناحية الظاهرية. وقد مكن استخدام أداة البيولوجيا الجزيئية من التعرف الجيني على سلالات مختارة منتجة للإنزيمات قادرة على خفض المواد المحفَّرة للإنزيم المنخفض الكثافة. وبالإضافة إلى ذلك، يتم تقديم وتسلسل سلالات معزولة، يتم اختيارها لإنتاج إنزيمات قادرة على تحليل البولي إيثيلين منخفض الكثافة، ويتم إدراجها في قاعدة بيانات بنك الجينات. أظهر تحسين مختلف المعلمات التي تنطوي على التحلل البيولوجي من قبل سلالات مختارة أن السلالات ML007)، ML014، ML020، (ML022 أظهرت نشاطا كبيرا في درجة حرارة بين (30 درجة مئوية و40 درجة مئوية). ومع ذلك، أظهرت سلالات ML001) وML018 و(ML029 وجود نشاط كبير لتدهور حالة البولي إيثيلين المنخفض الكثافة (LDPE) بقيم الرقم الهيدروجيني7) (pH) ، 9، (6 على التوالي. بالإضافة إلى ذلك، أظهر السلالة ML002 نشاط ممتاز لتدهور جودة الناتج المحلي الإجمالي بتركيز 4% من النيكول. وقد أدى إضافة النحاس إلى وسط الثقافة الممزق بالسلالات ML001) وML002 وML006 وML007 وML008 وML014 وML015 وML018 وML020 وML022 و(ML029 إلى تحسين نشاط التحلل البيولوجي في LDPE بشكل كبير، مع فقدان 2.05% من وزنها. كشف تسلسل السلالات المهانة من نوع LDPE ML001) وML002 وML006 وML007 وML008 وML014 وML015 وML018 وML020 وML022 و(ML029 عن عضوية الأنواع: Bacillus subtilis ML636851, Bacillus thuringiensis MG738271, Lysinibacillus macroides ML636534, Bacillus subtilis ML636460 , Enterobacter cloacae ML636553, Bacillus cereus MT636856, Bacillus licheniformis MT636899, Rhodococcus gordoniae MT636651, Pseudomonas balearica MT636930, Pseudomonas aeruginosa MT636685, Staphylococcus pasteuri MT636753 على التوالي، وهذا يفسر لماذا السلالات المختارة يمكن أن تكون مرشحين ممتازين في المعالجة البيولوجية للتربة البلاستيكية الملوثة.

الكلمات المفتاحية : التحلل الحيوي، منخفض الكثافة، البكتيريا المنتجة للإنزيم القادرة على تحليل البولي إيثيلين ، تحديد الجزيئات

----------------------------------------------

Résumé (en Français) :

Les matières plastiques, du fait de leur utilisation massive, constituent des polluants importants dans l’environnement. L’objectif de ce présent travail est l’isolement et la sélection des souches bactériennes productrices d'enzymes capables de dégrader le polyéthylène à basse densité. A cet effet, trois (03) échantillons de sol, contenant des sachets en plastique (polyéthylène à basse densité) décomposés, sont effectués à partir de différentes décharges publiques de la Wilaya de Tlemcen telles que la décharge de Nedroma, de Tlemcen ville nouvelle et ancienne décharge, de la région Ouest d'Algérie. Le screening primaire a permis l’isolement de 29 souches productrices d'enzymes capables de dégrader le PEBD. Ensuite, le screening secondaire a révélé la sélection de 11 souches (ML001, ML002, ML006, ML007, ML008, ML014, ML015, ML018, ML020, ML022 et ML029) productrices d'enzymes capables de dégrader le PEBD et ont fait l’objet d’une identification phénotypique. L’utilisation de l’outil de la biologie moléculaire a permis une identification génétique des souches sélectionnées productrices d'enzymes capables de dégrader le PEBD. En outre, l’analyse phylogénétique et le séquençage des souches isolées, sélectionnées productrices d'enzymes capables de dégrader le polyéthylène à basse densité, sont soumises et répertoriées dans la base des données GenBank. L’optimisation de différents paramètres impliqués dans la biodégradation par des souches sélectionnées a montré que les souches (ML007, ML014, ML020, ML022) ont manifesté une forte activité à une température comprise entre (30°C et 40°C). Cependant, les souches (ML001, ML018 etML029) ont montré une importante activité de dégradation de PEBD à des valeurs de pH (7, 9, 6) respectivement. Par ailleurs, la souche ML002 a manifesté une excellente activité dégradation de PEBD en présence d'une concentration de 4% NaCl. L’ajout du cuivre dans le milieu de culture inoculé avec des souches (ML001, ML002, ML006, ML007, ML008, ML014, ML015, ML018, ML020, ML022 et ML029) a amélioré considérablement l’activité de biodégradation du PEBD, accompagnée avec une perte de 2.05 % de poids pendant 30jours. Le séquençage des 11 souches sélectionnées dégradatrices du PEBD (ML001, ML002, ML006, ML007, ML008, ML014, ML015, ML018, ML020, ML022 et ML029) a révélé leur appartenance aux espèces : Bacillus subtilis ML636851, Bacillus thuringiensis MG738271, Lysinibacillus macroides ML636534, Bacillus subtilis ML636460 , Enterobacter cloacae ML636553, Bacillus cereus MT636856, Bacillus licheniformis MT636899, Rhodococcus gordoniae MT636651, Pseudomonas balearica MT636930, Pseudomonas aeruginosa MT636685, Staphylococcus pasteuri MT636753 respectivement, ce qui explique que les souches sélectionnées peuvent être excellents candidats dans la bioremédiation des sols pollués en plastique.

Les mots clés : Biodégradation, Polyéthylène à basse densité, Bactéries productrices d'enzymes capables de dégrader le PEBD, Identification moléculaire. ---------------------------------------------- Abstract (en Anglais) :

Plastics, due to their massive use, are important environmental pollutants. The objective of this work is the isolation, the selection of bacterial strains producing enzymes capable of degrading low density polyethylene. For this purpose, three (03) soil samples, containing decomposed plastic bags (low density polyethylene), are made from various public dumps of the Wilaya of Tlemcen such as the landfill of Nedroma, Tlemcen new and old city, of the Western region of Algeria. The primary screening allowed the isolation of 29 enzyme-producing strains capable of degrading LDPE. Then, the secondary screening revealed the selection of 11 strains (ML001, ML002, ML006, ML007, ML008, ML014, ML015, ML018, ML020, ML022 and ML029) producing enzymes capable of degrading the LDPE and were phenotypically identified. The use of the molecular biology tool has enabled genetic identification of selected enzyme-producing strains capable of degrading LDPE. In addition, phylogenetic analysis and sequencing of isolated strains, selected to produce enzymes capable of degrading low-density polyethylene. are submitted and listed in the Genbank database. Optimization of various parameters involved in biodegradation by selected strains showed that strains (ML007, ML014, ML020, ML022) showed high activity at a temperature between (30°C and 40°C). However, strains (ML001, ML018 and ML029) showed significant LDPE degradation activity at pH values (7, 9, 6) respectively. In addition, strain ML002 showed excellent LDPE degradation activity at a concentration of 4% Nacl. The addition of copper to the culture medium inoculated with strains (ML001, ML002, ML006, ML007, ML008, ML014, ML015, ML018, ML020, ML022 and ML029) significantly improved the biodegradation activity of the LDPE, accompanied by a loss of 2.05% of their weight. Sequencing of the 11 selected LDPE degrading strains (ML001, ML002, ML006, ML007, ML008, ML014, ML015, ML018, ML020, ML022 and ML029) revealed their species membership: Bacillus subtilis ML636851, Bacillus thuringiensis MG738271, Lysinibacillus macroides ML636534, Bacillus subtilis ML636460 , Enterobacter cloacae ML636553, Bacillus cereus MT636856, Bacillus licheniformis MT636899, Rhodococcus gordoniae MT636651, Pseudomonas balearica MT636930, Pseudomonas aeruginosa MT636685, Staphylococcus pasteuri MT636753 respectively, This explains why the strains selected can be excellent candidates in bioremediation of polluted plastic soils Keywords : Biodegradation, Low-density polyethylene,Enzyme-producing bacteria capable of degrading LDPE, Molecular identification.