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Richard Villemur

Microbiologie de l'environnement

Diversité microbienne dans les bioprocédés

Intérêts de recherche

Étude de la diversité microbienne dans des bioprocédés

Plusieurs types de procédés biologiques ont été développés pour traiter des sols et sédiments, des effluents liquides et l'air. Bien que les paramètres physico-chimiques peuvent être contrôlés par les ingénieurs, la compréhension de ce qui se passe à l'intérieur du procédé reste trop souvent obscur. Par exemple, quels sont microorganismes impliqués dans ces bioprocédés, et quels sont leur abondance et leur état physiologique sont des questions en suspend. De plus, comment une population microbienne évolue durant un procédé en cours, et comment celle-ci répond aux différentes conditions ou à des stress restent à déterminer. Finalement, l'organisation spatiale des microorganismes ainsi que les interactions entre eux et avec la matrice ont besoin d'être comprises. La majorité des bioprocédés opèrent avec des communautés microbiennes complexes et non caractérisées. La recherche sur l'écologie de ces communautés reste difficile à cause du manque de méthodes d'analyses des microorganismes non-cultivables. L'utilisation d'outils moléculaires nous permet toutefois d'étudier avec plus de précision l'évolution de ces communautés microbiennes. Notre recherche vise donc à évaluer le dynamique des communautés microbiennes associées aux procédés biologiques de dépollution à l'aide d'outils moléculaires. Nous utilisons ces outils pour identifier les microorganismes (séquences du gène 16S ribosomal) présents dans les bioprocédés, et pour développer des sondes ADN spécifiques pour la détection et le suivi de ces microorganismes par l'hybridation in situ. A l'aide de la microscopie à épifluorescence et confocale, il nous est possible d'observer les microorganismes d'intérêt directement dans leur environnement comme par exemple dans des biofilms. Par conséquent, notre recherche permettra d'accroître les connaissances fondamentales en sachant comment les microorganismes fonctionnent dans les bioprocédés. Combinés aux paramètres physico-chimiques, ces connaissances permettront aux ingénieurs de mieux modéliser un procédé menant ainsi à un meilleur design de celui-ci à grande échelle. Ils pourront aussi prédire avec plus de précision le comportement du bioprocédé et d'intervenir plus rapidement lors d'un problème d'opération.

 

Biologie moléculaire des micro­organismes responsables de la dégradation de produits polluants

Le déversement dans l'environnement de plusieurs produits chimiques provenant des activités agricoles, industrielles, municipales et domestiques au cours des dernières décennies a amené un grave problème de pollution. Plusieurs de ces produits tels les composés aromatiques auraient un pouvoir mutagène, tératogène et/ou carcinogène. Les méthodes conventionnelles de décontamination ou d'entreposage sont coûteuses et peu efficaces, occasionnant un besoin urgent de recourir à de nouvelles méthodes. Une de ces méthodes, la dégradation de ces produits par des microorganismes, offrirait une approche prometteuse à la décontamination de régions affectées. Il a été démontré que plusieurs souches bactériennes et plusieurs consortiums bactériens ont la capacité, soit en milieu aérobie ou anaérobie, de dégrader différents composés aromatiques tels les chlorophénols, les biphényl polychlorés (BPC), les produits phénoliques et les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP). Ces bactéries emploient différentes stratégies biochimiques pour déstabiliser et rompre le cycle benzénique des composés aromatiques; les molécules produites par cette rupture étant plus facilement assimilables. Le groupe de recherche en microbiologie de l'envi­ronnement a isolé plusieurs souches bactériennes aéro­bies et anaérobies responsables de la dégradation de produits aromatiques. Une des objectifs de recherche du Dr Villemur est de caractériser les gènes codant pour les enzymes responsables de la dégradation de produits aromatiques provenant de ces microorganismes en étudiant leur arrangement chromosomique, leur séquence et leur expression. De plus, le produit de ces gènes pourra être utilisé dans les études enzymatiques et structurales de ces protéines.

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