CHAPITRE II
Les bactéries marines hydrocarbonoclastes
et leurs mécanismes d’action
61
La dégradation des hydrocarbures pétroliers par des espèces bactériennes a été bien
documenté et les voies métaboliques ont été élucidé (Leahy et Colwell, 1990; Hendrickx et
al., 2006; Abbasian et al., 2015; Meckenstock et al., 2016; Wilkes et al., 2016).
Le catabolisme des hydrocarbures a longtemps été considéré comme un processus strictement
aérobie; cependant, certains microorganismes sont signalés pour la dégradation anaérobie des
hydrocarbures (Widdel et Rabus, 2001; Abbasian et al., 2015; Meckenstock et al., 2016).
Diverses réactions à savoir : l'oxydation, la réduction, l'hydroxylation et la déshydrogénation
sont courantes pour les processus aérobies et anaérobies de la dégradation microbienne des
hydrocarbures pétroliers (Abbasian et al., 2015; Wilkes et al., 2016).
II.8.1 Biodégradation aérobie.
II.8.1.1 Voies métaboliques de la dégradation des hydrocarbures aliphatiques.
II.8.1.1.1 Biodégradation des n-alcanes.
Les alcanes sont les composés les plus rapidement et plus complètement dégradés du pétrole
brut, surtout dans des conditions aérobies. Sur la base de leur poids moléculaire, bien que les
microorganismes dégradent plus facilement les alcanes de poids moléculaire faible et moyen,
différentes souches bactériennes sont capables de dégrader les hydrocarbures aliphatiques
jusqu'à C 36 et au-delà (Lo piccolo et al., 2012). Le mécanisme de dégradation des alcanes par
des micro-organismes est illustré dans la figure 16 et peut suivre différentes voies telles que
l'oxydation terminale, l'oxydation sub-terminale, l'oxydation β et (Ji et al., 2013).
La dégradation aérobie des alcanes utilise l'oxygène moléculaire pour activer et rendre ainsi
réactif le composé hydrocarboné, caractérisé par ailleurs par une stabilité chimique élevée. La
première étape consiste en l'oxydation d'un méthyle terminal conduisant à la formation d'un
alcool primaire, cette réaction peut avoir lieu par des enzymes (mono-oxygénase) catalysant
l'incorporation dans la molécule organique d'un seul atome d'oxygène en position terminale
ou sub-terminal sous la forme d'un groupe hydroxyle OH (on parle également d'hydroxylase).
L'alcool primaire est oxydé en aldéhyde puis en acide gras, à partir de deux déshydrogénases
spécifiques. L'acide gras est conjugué au CoA puis traité par bêta-oxydation pour générer de
l'acétyl-CoA (Rojo et al., 2009), les produits finaux de la minéralisation d'hydrocarbures sont
l'ATP, le CO 2 et le H 2 O.
Les bactéries marines hydrocarbonoclastes
et leurs mécanismes d’action
61
La dégradation des hydrocarbures pétroliers par des espèces bactériennes a été bien
documenté et les voies métaboliques ont été élucidé (Leahy et Colwell, 1990; Hendrickx et
al., 2006; Abbasian et al., 2015; Meckenstock et al., 2016; Wilkes et al., 2016).
Le catabolisme des hydrocarbures a longtemps été considéré comme un processus strictement
aérobie; cependant, certains microorganismes sont signalés pour la dégradation anaérobie des
hydrocarbures (Widdel et Rabus, 2001; Abbasian et al., 2015; Meckenstock et al., 2016).
Diverses réactions à savoir : l'oxydation, la réduction, l'hydroxylation et la déshydrogénation
sont courantes pour les processus aérobies et anaérobies de la dégradation microbienne des
hydrocarbures pétroliers (Abbasian et al., 2015; Wilkes et al., 2016).
II.8.1 Biodégradation aérobie.
II.8.1.1 Voies métaboliques de la dégradation des hydrocarbures aliphatiques.
II.8.1.1.1 Biodégradation des n-alcanes.
Les alcanes sont les composés les plus rapidement et plus complètement dégradés du pétrole
brut, surtout dans des conditions aérobies. Sur la base de leur poids moléculaire, bien que les
microorganismes dégradent plus facilement les alcanes de poids moléculaire faible et moyen,
différentes souches bactériennes sont capables de dégrader les hydrocarbures aliphatiques
jusqu'à C 36 et au-delà (Lo piccolo et al., 2012). Le mécanisme de dégradation des alcanes par
des micro-organismes est illustré dans la figure 16 et peut suivre différentes voies telles que
l'oxydation terminale, l'oxydation sub-terminale, l'oxydation β et (Ji et al., 2013).
La dégradation aérobie des alcanes utilise l'oxygène moléculaire pour activer et rendre ainsi
réactif le composé hydrocarboné, caractérisé par ailleurs par une stabilité chimique élevée. La
première étape consiste en l'oxydation d'un méthyle terminal conduisant à la formation d'un
alcool primaire, cette réaction peut avoir lieu par des enzymes (mono-oxygénase) catalysant
l'incorporation dans la molécule organique d'un seul atome d'oxygène en position terminale
ou sub-terminal sous la forme d'un groupe hydroxyle OH (on parle également d'hydroxylase).
L'alcool primaire est oxydé en aldéhyde puis en acide gras, à partir de deux déshydrogénases
spécifiques. L'acide gras est conjugué au CoA puis traité par bêta-oxydation pour générer de
l'acétyl-CoA (Rojo et al., 2009), les produits finaux de la minéralisation d'hydrocarbures sont
l'ATP, le CO 2 et le H 2 O.