CHAPITRE II
Les bactéries marines hydrocarbonoclastes
et leurs mécanismes d’action
65
Les dérivés substitués des cycloalcanes sont plus facilement dégradés que les molécules
parentales homologues. La dégradation des cyclohexanes n-alkyl substitués a été largement
étudiée du fait de leur présence dans le pétrole brut et leur accumulation dans
l’environnement.
II.8.1.2 Biodégradation des hydrocarbures aromatiques.
Les hydrocarbures aromatiques sont des polluants ubiquistes dans l’environnement. Plusieurs
sortes d’hydrocarbures aromatiques et polycycliques aromatiques existent avec une grande
variété de substituants alkyles en certaines positions, dépendant de leurs origines. En plus de
leur présence dans le pétrole (10 à 30 % des hydrocarbures totaux), les hydrocarbures
aromatiques sont produits en quantité importante par l’activité humaine, et notamment dans
les processus de pyrolyse et de combustion mis en oeuvre dans l’industrie, le transport et le
chauffage. La dégradation des hydrocarbures aromatiques par les microorganismes est très
importante pour l’élimination de ces composés des systèmes aquatiques et terrestres. Les
procaryotes et les eucaryotes ont des capacités enzymatiques qui leur permettent d’oxyder les
composés aromatiques et poly-aromatiques dont la taille peut varier du benzène au benzo(a)pyrène (Cerniglia, 1984).
Les composés aromatiques (benzène, toluène, éthylbenzène, xylène, naphtalène, par exemple)
se caractérisent par une stabilité thermodynamique supérieure à celle des composés
aliphatiques; Cependant, ils peuvent être biodégradés par diverses bactéries. L'efficacité de la
dégradation dépend de la solubilité du composé, du nombre de cycles benzéniques, du type et
du nombre de substituants et des propriétés des atomes hétérocycliques (Xue et al., 2015). La
polyvalence catabolique des bactéries vis-à-vis des composés aromatiques repose, comme
pour les composés aliphatiques, sur l’existence de gènes cataboliques codant pour des
monooxygénases directement hydroxylées du noyau aromatique ou du substituant alkyle lié
au cycle. Les voies cataboliques subséquentes, par l’activité enzymatique de certaines
déshydrogénases, conduisent à la formation de catéchols et de protocatécules.
Les catéchols sont des intermédiaires métaboliques dérivés du catabolisme des composés
aromatiques non alkylés, tels que le benzène ou le phénanthrène, ou de composés aromatiques
comportant un groupe fonctionnel tel que le toluène ou le phénol. Suite à la formation des
intermédiaires catécholiques, le cycle aromatique est rompu par une ouverture dans l'ortho ou
dans une méta-catalysée respectivement par l'intradiol (type I) ou l'extradiol-dioxygénase
(type II) (figure 19).
Les bactéries marines hydrocarbonoclastes
et leurs mécanismes d’action
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Les dérivés substitués des cycloalcanes sont plus facilement dégradés que les molécules
parentales homologues. La dégradation des cyclohexanes n-alkyl substitués a été largement
étudiée du fait de leur présence dans le pétrole brut et leur accumulation dans
l’environnement.
II.8.1.2 Biodégradation des hydrocarbures aromatiques.
Les hydrocarbures aromatiques sont des polluants ubiquistes dans l’environnement. Plusieurs
sortes d’hydrocarbures aromatiques et polycycliques aromatiques existent avec une grande
variété de substituants alkyles en certaines positions, dépendant de leurs origines. En plus de
leur présence dans le pétrole (10 à 30 % des hydrocarbures totaux), les hydrocarbures
aromatiques sont produits en quantité importante par l’activité humaine, et notamment dans
les processus de pyrolyse et de combustion mis en oeuvre dans l’industrie, le transport et le
chauffage. La dégradation des hydrocarbures aromatiques par les microorganismes est très
importante pour l’élimination de ces composés des systèmes aquatiques et terrestres. Les
procaryotes et les eucaryotes ont des capacités enzymatiques qui leur permettent d’oxyder les
composés aromatiques et poly-aromatiques dont la taille peut varier du benzène au benzo(a)pyrène (Cerniglia, 1984).
Les composés aromatiques (benzène, toluène, éthylbenzène, xylène, naphtalène, par exemple)
se caractérisent par une stabilité thermodynamique supérieure à celle des composés
aliphatiques; Cependant, ils peuvent être biodégradés par diverses bactéries. L'efficacité de la
dégradation dépend de la solubilité du composé, du nombre de cycles benzéniques, du type et
du nombre de substituants et des propriétés des atomes hétérocycliques (Xue et al., 2015). La
polyvalence catabolique des bactéries vis-à-vis des composés aromatiques repose, comme
pour les composés aliphatiques, sur l’existence de gènes cataboliques codant pour des
monooxygénases directement hydroxylées du noyau aromatique ou du substituant alkyle lié
au cycle. Les voies cataboliques subséquentes, par l’activité enzymatique de certaines
déshydrogénases, conduisent à la formation de catéchols et de protocatécules.
Les catéchols sont des intermédiaires métaboliques dérivés du catabolisme des composés
aromatiques non alkylés, tels que le benzène ou le phénanthrène, ou de composés aromatiques
comportant un groupe fonctionnel tel que le toluène ou le phénol. Suite à la formation des
intermédiaires catécholiques, le cycle aromatique est rompu par une ouverture dans l'ortho ou
dans une méta-catalysée respectivement par l'intradiol (type I) ou l'extradiol-dioxygénase
(type II) (figure 19).