L’allélopathie est définie par l’inhibition d’organismes compétiteurs par voie chimique, permettant à une espèce d’altérer la capacité d’une autre espèce à croître et à exploiter les ressources. La plupart des études sur les interactions allélopathiques entre micro-organismes autotrophes et/ou bactéries se sont concentrées sur les espèces libres dans l’eau (Cepas, et al. 2019 ), et très peu d’études ont été réalisées sur les microalgues formant un biofilm. Toutefois, dans les eaux peu profondes et à faible débit où les biofilms peuvent atteindre un niveau élevé de biomasse et de productivité, il a été suggéré que la quantité de produits allélopathiques libérés par le biofilm pourrait être suffisamment importante pour inhiber les organismes planctoniques environnants (Allen et al. 2016 ). Les composés allélopathiques appartiennent à divers groupes biochimiques tel que les acides gras polyinsaturés, les aldéhydes polyinsaturés, les polyphénols, les polysaccharides sulfatés, ou les composés halogénés (Allen et al., 20162). En fonction de leur structure chimique, les produits allélopathiques produits par des micro-organismes autotrophes présentent diverses bioactivités et effets (e.g. dégradation de l’ADN, inhibition de la croissance, lyse cellulaire, induction d’espèces réactives de l’oxygène, inhibition de la détection des signaux de communication) entraînant des effets antibactériens et antifongiques (Volk et Furkert, 2006 ; Syrpas et al. 2014 ).
Les observations réalisées à partir de biofilms autotrophes cultivés intensivement pour l’alimentation animale suggèrent que certains des composés libérés par les microalgues (et/ou les bactéries natives qui leur sont associées en biofilm) sont capables d’inhiber les contaminants biologiques (communication de la start-up Inalve ). Bien que planctoniques à l’origine, la plupart des espèces de microalgues cultivées par la start-up sont donc capables de former des biofilms très résistants à la contamination biologique. Des tests préliminaires sur ces mêmes biofilms, réalisés dans le cadre du projet ANR PHOTOBIOFILM Explorer, ont pu montrer que les substances excrétées par les micro-organismes présents en assemblage dans le biofilm cultivé, étaient capables d’inhiber la croissance d’espèces bactériennes naturellement présentes dans le milieu marin ou pathogènes. Toutefois, la diversité et la nature des micro-organismes producteurs de ces composés allélopathiques ne sont pas connues. Pour répondre à cette interrogation, des isolements des microalgues et des bactéries associés, issues des biofilms ont été réalisés en vue de leur axénisation et de leur mise en culture en laboratoire.

L’objectif du stage est de mettre en évidence les groupes d’organismes (e.g. microalgues seules, bactéries associées aux microalgues) jouant un rôle majeur dans l’effet d’inhibition d’une microalgue sur les contaminants biologiques. A cette fin, divers constituants des communautés microbiennes des biofilms (microalgues et bactéries), préalablement échantillonnés et isolés, seront remis en croissance en biofilm sous conditions contrôlées. L’activité antimicrobienne de biofilms de complexité croissante sera évaluée contre des organismes cibles bactériens et microalgaux typiques des communautés naturelles et considérés comme modèles de contaminants biologiques dans les systèmes de production industrielle.
La complexité des biofilms testés sera établie (i) en gardant toute la communauté du biofilm initial, (ii) en prenant uniquement les microalgues isolées sans les bactéries associées (souches axéniques), iii) en prenant uniquement les assemblages microalgues-bactéries présentant l’activité ou la croissance photosynthétique la plus forte. La croissance et l’activité photosynthétique de chaque biofilm seront évaluées par détermination de la teneur en chl a par unité de surface et la mesure d’efficacité photosynthétique en utilisant l’imagerie microscopique PAM. L’activité antimicrobienne sera évaluée au moyen des test de diffusion sur boite de pétri préalablement mis au point au laboratoire.

Le sujet de stage s’inscrit dans le projet ANR Photobiofilm Explorer (2021-2023) qui réunit des équipes reconnues pour leurs expertises: interactions algue-bactérie (MARBEC), physiologie des microalgues (LOV), caractérisation 3D multi-spécifique des biofilms (INRAE & CS), modélisation mathématique (INRIA & CS), ingénierie des bioprocédés (CS), culture industrielle de biofilms (Inalve).
Le travail de stage se réalisera à l’UMR MARBEC Sète (station IFREMER) en interaction avec les autres partenaires du consortium.

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