Outre ces phénomènes d’inhibition, des phénomènes de synergie, plus ou moins importants ont été mis en évidence :
- Dans certaines expériences, les souches fermentatives ont pratiquement atteint la phase
stationnaire de leur développement quand la souche méthanogène commence la phase
exponentielle de sa croissance. Dans un premier temps, il y a donc production de
métabolites identiques à ceux obtenus en dicultures : hydrogène, gaz carbonique, acétate,
éthanol, formate, lactate et propionate. Lorsque la souche méthanogène se développe,
elle consomme l’hydrogène, le gaz carbonique et le formate, et produit du méthane. Le
formate et l’hydrogène sont entièrement consommés, montrant qu’ils sont les facteurs
limitant la quantité de méthane formé.
- Lorsque la souche méthanogène commence à se développer au cours de la phase
exponentielle des souches fermentatives, il y a des interactions suffisantes entre les
souches fermentatives et la souche méthanogène pour que cette dernière puisse altérer le
métabolisme des premières. Plus la quantité d’hydrogène produit par les souches fermentatives est consommée rapidement par la souche méthanogène, plus l’influence de celle-ci
sur le métabolisme fermentatif est important. On observe alors une production de gaz
carbonique, méthane et acétate, une faible production d’éthanol, les autres acides gras
volatils n’étant pas produits.
Afin d’obtenir un développement simultané des trois populations bactériennes, nous
avons suivi la technique préconisée par Chen et Wolin (1977) : préculture de la souche
méthanogène en fiole sous H2-CO2, cette fiole étant par la suite utilisée pour la triculture
après ajout de CMC et déplacement de l’atmosphère H2-CO2-CH4 par N
2
= 100 %. On
observe alors une production d’acétate, gaz carbonique et méthane, l’hydrogène étant
utilisé au fur et à mesure de sa production par la souche méthanogène, l’éthanol, formate,
lactate, propionate et butanol n’étant pas produits. Il y a donc transfert d’hydrogène
interspécifique avec déviation du flux d’électrons produits au cours de la fermentation.
Les électrons sont détournés de la production de produits organiques réduits (éthanol,
formate, lactate, propionate) vers la réduction de protons, la formation d’hydrogène
moléculaire devenant alors le principal “puits à électrons”. Etant donné les propriétés
thermodynamiques de ce processus qui est endergonique, un tel détournement de flux des
électrons nécessite une élimination constante de l’hydrogène moléculaire formé, et le
système méthanogène est le mécanisme le plus efficace pour maintenir une pression
partielle en hydrogène extrêmement faible.
Ces expériences de recombinaison in vitro ont permis de mettre en évidence la capacité
des communautés bactériennes marines à dégrader la cellulose jusqu’au stade méthane. A
l’intérieur de ces communautés microbiennes existent des phénomènes de synergie (transfert d’hydrogène interspécifique entre les souches fermentatives et la souche méthanogène
; utilisation par les souches fermentatives non-cellulolytiques de métabolites produits par
les souches cellulolytiques ; accélération de l’hydrolyse de la cellulose en présence des
souches fermentatives non-cellulolytiques) et des phénomènes d’inhibition (inhibition de
la croissance de la souche méthanogène lors d’un développement trop important des
souches fermentatives). Le développement des souches méthanogènes correspond à
l’étape limitant la vitesse de minéralisation de la cellulose, et la quantité d hydrogène
moléculaire produit par les souches fermentatives détermine la quantité de méthane
formé.
La présence de bactéries méthanogènes dans les sédiments marins peut donc influencer le
cycle de minéralisation de la matière organique en détournant le métabolisme des bactéries non-méthanogènes de la production d’acides gras volatils et alcools vers la production de composés mono ou di-carbonés (gaz carbonique, méthane, acétate) ; la présence
de bactéries méthanogènes peut donc conduire à une minéralisation plus complète de la
matière organique présente.
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- Dans certaines expériences, les souches fermentatives ont pratiquement atteint la phase
stationnaire de leur développement quand la souche méthanogène commence la phase
exponentielle de sa croissance. Dans un premier temps, il y a donc production de
métabolites identiques à ceux obtenus en dicultures : hydrogène, gaz carbonique, acétate,
éthanol, formate, lactate et propionate. Lorsque la souche méthanogène se développe,
elle consomme l’hydrogène, le gaz carbonique et le formate, et produit du méthane. Le
formate et l’hydrogène sont entièrement consommés, montrant qu’ils sont les facteurs
limitant la quantité de méthane formé.
- Lorsque la souche méthanogène commence à se développer au cours de la phase
exponentielle des souches fermentatives, il y a des interactions suffisantes entre les
souches fermentatives et la souche méthanogène pour que cette dernière puisse altérer le
métabolisme des premières. Plus la quantité d’hydrogène produit par les souches fermentatives est consommée rapidement par la souche méthanogène, plus l’influence de celle-ci
sur le métabolisme fermentatif est important. On observe alors une production de gaz
carbonique, méthane et acétate, une faible production d’éthanol, les autres acides gras
volatils n’étant pas produits.
Afin d’obtenir un développement simultané des trois populations bactériennes, nous
avons suivi la technique préconisée par Chen et Wolin (1977) : préculture de la souche
méthanogène en fiole sous H2-CO2, cette fiole étant par la suite utilisée pour la triculture
après ajout de CMC et déplacement de l’atmosphère H2-CO2-CH4 par N
2
= 100 %. On
observe alors une production d’acétate, gaz carbonique et méthane, l’hydrogène étant
utilisé au fur et à mesure de sa production par la souche méthanogène, l’éthanol, formate,
lactate, propionate et butanol n’étant pas produits. Il y a donc transfert d’hydrogène
interspécifique avec déviation du flux d’électrons produits au cours de la fermentation.
Les électrons sont détournés de la production de produits organiques réduits (éthanol,
formate, lactate, propionate) vers la réduction de protons, la formation d’hydrogène
moléculaire devenant alors le principal “puits à électrons”. Etant donné les propriétés
thermodynamiques de ce processus qui est endergonique, un tel détournement de flux des
électrons nécessite une élimination constante de l’hydrogène moléculaire formé, et le
système méthanogène est le mécanisme le plus efficace pour maintenir une pression
partielle en hydrogène extrêmement faible.
Ces expériences de recombinaison in vitro ont permis de mettre en évidence la capacité
des communautés bactériennes marines à dégrader la cellulose jusqu’au stade méthane. A
l’intérieur de ces communautés microbiennes existent des phénomènes de synergie (transfert d’hydrogène interspécifique entre les souches fermentatives et la souche méthanogène
; utilisation par les souches fermentatives non-cellulolytiques de métabolites produits par
les souches cellulolytiques ; accélération de l’hydrolyse de la cellulose en présence des
souches fermentatives non-cellulolytiques) et des phénomènes d’inhibition (inhibition de
la croissance de la souche méthanogène lors d’un développement trop important des
souches fermentatives). Le développement des souches méthanogènes correspond à
l’étape limitant la vitesse de minéralisation de la cellulose, et la quantité d hydrogène
moléculaire produit par les souches fermentatives détermine la quantité de méthane
formé.
La présence de bactéries méthanogènes dans les sédiments marins peut donc influencer le
cycle de minéralisation de la matière organique en détournant le métabolisme des bactéries non-méthanogènes de la production d’acides gras volatils et alcools vers la production de composés mono ou di-carbonés (gaz carbonique, méthane, acétate) ; la présence
de bactéries méthanogènes peut donc conduire à une minéralisation plus complète de la
matière organique présente.
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