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La voie oxalate-carbonate comme modèle d'interaction entre bactéries et champignons

Projet en collaboration avec le laboratoire de Biogéosciences de l'Institut des Sciences de la Terre de  l'Université de Lausanne.

Recherche en cours

Rôle des autoroutes fongiques dans la voie oxalate-carbonate

Dans ce projet de recherche, nous nous intéressons à une interaction singulière entre champignons et bactéries, connue sous l’appellation « autoroutes fongiques ». Certaines bactéries sont capables d’utiliser le réseau mycélien pour se disperser dans des milieux hétérogènes comme les sols. Nous étudions ce phénomène dans le cadre de la voie oxalate-carbonate, en cherchant à comprendre si l’efficacité de cette voie est corrélée à ces autoroutes fongiques.

 

 

La Morille agricultrice

Publications

2015

Simon A, Bindschedler S, Job D, Wick L, Filippidou S, Kooli W, Verrecchia E & P Junier. 2015. Exploiting the fungal highway: Development of a novel tool for the in situ isolation of bacteria migrating along fungal mycelium. FEMS Microbiology Ecology. In press.
 

2014

Cailleau G, Mota M, Bindschedler S, Junier P & EP Verrecchia. 2014. Detection of active oxalate–carbonate pathway ecosystems in the Amazon Basin: Global implications of a natural potential C sink. Catena. 116: 132-141.
 

2013

Pion M, Spangenberg JE, Simon A, Bindschedler S, Flury C, Chatelain A, Bshary R, Job D & P Junier. 2013. Bacterial farming by the fungus Morchella crassipes. Proceedings of the Royal Society B. 208: 20132242.
 

Bravo D, Cailleau G, Bindschedler S,  Simon A, Job D, Verrecchia E & P Junier. 2013. Isolation of oxalotrophic bacteria able to disperse on fungal mycelium. FEMS Microbiology Letters. 348:157-166.

Bravo, D., Martin, G., Maude, D., Cailleau, G., Verrechia, E. & P. Junier. 2013. Identification of active oxalotrophic bacteria by bromodeoxyuridine DNA-labeling in a microcosm soil experiment. FEMS Microbiology Letters. 348: 103-111.

Pion, M., Bshary, R., Bindschedler, S., Filippidou, S., Wick, L. Y., Job, D. & P. Junier. 2013. Gains of bacterial flagellar motility in a fungal world. Applied and Environmental Microbiology.

2012

Martin, G., Guggiari, M., Bravo, D., Zopfi, J., Cailleau, G., Aragno, M., Job, D., Verrecchia, E., & P. Junier. 2012. Fungi, bacteria and soil pH: the oxalate-carbonate pathway as a model for metabolic interaction. Environmental Microbiology. 14(11):2960-70

Aragno M., Verrecchia E. 2012. The oxalate-carbonate pathway: a reliable sink for atmospheric CO2 through calcium carbonate biomineralization in ferralitic tropical soils. In: Satyanarayana, T. et al.: Microorganisms in environmental management. Springer Science + Business Media.

2011

Bravo, D., Braissant, O. Solokhina, M., Clerc, M., Daniels, A.U., Verrecchia, E. & P. Junier. 2011. Use of isothermal microcalorimetry assay to characterize microbial oxalotrophic activity. FEMS Microbiology Ecology. 78: 266-274.

Guggiari, M., Bloque, R., Aragno, M., Verrecchia, E., Job, D. & P. Junier. 2011. Experimental calcium oxalate crystal production and dissolution by selected wood rot fungi. International Biodeterioration & Biodegradation. 65: 803-809.

2010

Aragno, M., Verrecchia, E., Job, D., Cailleau, G., Braissant,O., Khammar, N., Ferro, K., Mota, M., Guggiari, M. & G. Martin. 2010. Calcium carbonate biomineralization in ferrallitic, tropical soils through the oxalate-carbonate pathway. Bulletin de la Société Suisse de Pédologie. 30, 127-130.

Guggiari M., Bloque R., Aragno M., Verrecchia E.P. & D. Job. 2010. Role and dynamics of calcium oxalate production by selected Fungi. Bulletin de la Société Suisse de Pédologie. 30, 123-126

2009

Khammar N, Martin G, Ferro K, Job D, Aragno M, Verrecchia E. 2009. Use of the frc gene as a molecular marker to characterize oxalate-oxidizing bacterial abundance and diversity structure in soil. Journal of microbiological methods, 76: 120-127.

Projets terminés

  • Diversité et métabolisme des bactéries oxalotrophes

    Thèse de doctorat.

    Daniel Bravo, 2010-2013

  • Fungal highways - ecological bases and implications

    Travail de Master 2011-2012.

    Martin Pion (master BGS), Daniel Job, Pilar Junier

  • Précipitation de carbonate de calcium par les bactéries oxalotrophes

    L'influence des micro-organismes sur la précipitation et la dissolution de minéraux est connue depuis longtemps. Le cas de l'oxalate de calcium est particulièrement intéressant. En effet, celui-ci est présent dans différents systèmes biologiques et joue un rôle important dans les cycles biogéochimiques et dans certaines maladies humaines, comme dans le cas des calculs rénaux par exemple. Malgré la faible solubilité des complexes métal-oxalate et le haut degré d'oxydation de l'oxalate, environ 40 espèces de bactéries sont connues pour être capables de dissoudre et d'utiliser cet oxalate de calcium comme source de carbone.

    La dégradation aérobie des oxalates produit des ions carbonates qui pourront ensuite réagir avec le calcium libéré préalablement lors de la consommation de l'oxalate de calcium par les bactéries. La transformation de l'oxalate en carbonate provoque une augmentation du pH qui permet la précipitation de carbonate de calcium. Lors de notre étude sur le cycle oxalate-carbonate, nous avons investigué la production de carbonate de calcium par les bactéries dégradant l'oxalate de calcium. Certaines souches produisent de la calcite, tandis que d'autres produisent préférentiellement de la vatérite, un polymorphe du carbonate de calcium. Les exopolysaccharides (EPS) et certains types d'homo- ou d'hétéro-polypeptides semblent fortement influencer la cristallisation différentielle du carbonate de calcium.

    Des échantillons de vatérite, similaires à ceux produits par nos cultures de bactéries, ont récemment été trouvés dans la nature pour la première fois. Cette récente découverte, combinée à nos résultats, souligne le rôle crucial des micro-organismes dans la précipitation de carbonate de calcium, ceci par leur influence directe sur le pH local et donc par le contrôle des conditions menant à la précipitation de carbonates.

  • Rôle des champignons dans la voie oxalate-carbonate

    La voie oxalate-carbonate étudiée dans les sols tropicaux acides implique des plantes, des champignons et des bactéries. Elle se veut interdisciplinaire par sa nature même.

    Cette thèse, centrée sur la mycologie, vise à la compréhension des mécanismes, tant écologiques que physiologiques, à travers trois axes qui sont:

    • la physiologie fongique de la production des cristaux
    • les mécanismes de transfert de calcium dans les sols (géomycologie)
    • les interactions champignon-bactérie.


    Les organismes modèles utilisés sont principalement des basidiomycètes à pourriture blanche et des bactéries oxalotrophes. Les investigations touchent à (i) la diffusion de la capacité de production des oxalates parmi les différents groupes de champignons, (ii) la dynamique de production et surtout d'oxydation des oxalates de calcium, (iii) la caractérisation des cristaux fongiques (type, composition, distribution, cinétique et quantification), (iv) la nature de l'interaction entre les champignons et les bactéries en laboratoire (boîte de Petri/microcosme), (v) l'importance du transport de calcium à l'intérieur des hyphes pour la formation des oxalates et (vi) l'isolation des champignons autochtones (méthode culturale) sous des arbres bio minéralisateurs.

Contacts

Pilar Junier - professeure

Saskia Bindschedler - maître-assistante

Vincent Hervé - post-doctorant

Andrea Lohberger - doctorante

Anaële Simon - doctorante

Nicole Jeanneret - laborantine

Eric Verrecchia - professeur UniL