Thèse Adaptation et Dégradation des Pfas par la Bactérie Pseudomonas Putida H/F - Université Grenoble Alpes

Établissement : Université Grenoble Alpes
École doctorale : CSV- Chimie et Sciences du Vivant
Laboratoire de recherche : Laboratoire de Chimie et Biologie des Métaux
Direction de la thèse : Cécile LELONG ORCID 00000002O172898X
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-04-09T23:59:59

Les substances per- et polyfluoroalkyles (PFAS) sont une classe de produits chimiques très variés que l'on trouve dans les produits d'usage quotidien qui sont très persistants. Elles s'accumulent dans la chaîne alimentaire naturelle et présentent une toxicité relativement élevée, y compris avec les « nouveaux » PFAS mis au point après l'interdiction des PAFS tels que le PFOA. Le monde est donc confronté à une situation très préoccupante, d'autant plus que le retraitement des sols, des sédiments ou de l'eau contaminés est difficile et coûteux. L'un des principaux défis réside dans le fait que les différents PFAS ont des propriétés physicochimiques très différentes, mais qu'ils sont souvent présents en mélange, ce qui rend difficile la mise au point d'une technologie efficace pour les éliminer tous. Nous proposons d'ouvrir la voie à une autre approche pour leur élimination, la bioremédiation, connue pour être une alternative efficace aux méthodes chimiques ou physiques d'élimination des substances toxiques (autosuffisance, moins cher, travail dans des conditions plus douces). Quelques bactéries ont été décrites comme étant capables de modifier/dégrader partiellement certains PFAS. Cependant, à l'exception de la transformation des PFAS, aucune donnée n'est disponible concernant leur adaptation à l'exposition aux PFAS. Quelques projets se concentrent sur la recherche d'enzymes impliquées dans la dégradation en tant que telle, mais si nous voulons utiliser des cultures bactériennes et non des enzymes, de nombreux autres paramètres doivent être pris en compte pour mettre en place une souche performante et, par conséquent, un processus performant. Par conséquent, nous proposons d'analyser en détail la réponse à plusieurs PFAS, de la souche dégradant les PFAS ATCC 17514 en termes de dégradation, d'adaptation à une toxicité potentielle et d'ajustement du métabolisme. Les analyses s'appuieront principalement sur une approche protéomique qui est une technique très puissante pour analyser les réponses globales sans a priori, et qui n'a jamais été utilisée pour caractériser la toxicité des PFASs ou le métabolisme des composés fluorés chez les bactéries. Le but ultime de ce projet sera de créer ou de sélectionner une souche robuste et efficace capable de biodégrader les PFASs.

Les composés per- et polyfluoroalkyles (PFAS) constituent une vaste famille de molécules synthétiques utilisées depuis des décennies dans de nombreux produits industriels et domestiques, tels que les peintures, les textiles, les emballages alimentaires ou les ustensiles de cuisine. Leur grande diversité repose sur la longueur et la structure de leur chaîne carbonée, ainsi que sur leurs usages spécifiques. Les PFAS historiques, notamment le PFOA et le PFOS, ont progressivement été remplacés par des alternatives à chaîne plus courte ou par des polyfluoroéthers, mais ces substituts se révèlent eux aussi persistants et toxiques. En raison de la solidité exceptionnelle des liaisons carbone-fluor, les PFAS sont extrêmement résistants à la dégradation et sont donc qualifiés de « polluants éternels ».

Malgré les restrictions mises en place il y a plus d'une décennie, les PFAS restent omniprésents dans l'environnement. Ils sont détectés dans l'eau, les sols, les sédiments, l'air et même dans des zones géographiquement isolées, avec des concentrations particulièrement élevées à proximité de sites industriels ou de zones d'entraînement à la lutte contre les incendies. Ces composés sont bioaccumulables et exercent des effets toxiques sur les organismes aquatiques et terrestres, y compris l'être humain, qui y est exposé par l'eau potable, l'alimentation et les produits de consommation courante. Les données disponibles indiquent des effets délétères sur la reproduction, la santé et l'environnement, et les PFAS sont considérés par l'ECHA comme potentiellement cancérigènes, mutagènes et reprotoxiques.Si les effets des PFAS sur les organismes supérieurs sont de mieux en mieux documentés, leurs impacts sur les bactéries, pourtant essentielles au fonctionnement des écosystèmes et à la santé humaine, restent peu étudiés. Les rares travaux disponibles montrent néanmoins une modification des communautés bactériennes et une altération de leurs activités métaboliques. Dans ce contexte, la persistance conjointe des PFAS interdits et la diffusion croissante de leurs alternatives constituent une problématique environnementale majeure.

La dépollution des sols et des eaux contaminés par les PFAS représente un défi technique et économique important, en raison des volumes à traiter, des faibles concentrations et de la grande diversité physicochimique de ces composés. La bioremédiation apparaît ainsi comme une approche prometteuse, plus durable et potentiellement moins coûteuse que les méthodes physicochimiques. Bien que les PFAS soient réputés quasi indégradables, certaines bactéries ont récemment montré une capacité de biotransformation partielle.

Cependant, les recherches se sont principalement concentrées sur l'identification d'enzymes impliquées dans la dégradation des PFAS, sans s'intéresser à l'adaptation globale des microorganismes à ces composés. Or, pour développer des procédés de bioremédiation efficaces basés sur des cultures bactériennes, il est indispensable de comprendre les réponses physiologiques et métaboliques des bactéries exposées aux PFAS.

Ainsi, ce projet vise à caractériser en détail la réponse de Pseudomonas putida ATCC 17514 lors de l'exposition et de la dégradation de différents PFAS, en s'appuyant principalement sur une approche protéomique globale et non ciblée. P. putida, bactérie non pathogène, robuste et largement utilisée en biotechnologie environnementale, constitue un modèle pertinent.

Identifier les mécanismes de dégradation des PFAS par la bactérie Pseudomonas putida au niveau moléculaire

Croissance en 'one shot' et adaptation (expérience en cours de réalisation) en présence de différents PFAS sur plusieurs générations: analyses phénotypiques (mise en évidence d'une réponse à un stress: cytométrie en flux, dosages enzymatiques, dosage biochimiques d'alarmone), analyse protéomique par spectrométrie de masse en shotgun, identification des voies métaboliques modifiées, validation de ces voies métaboliques par analyse biochimiques.

Le candidat ou la candidate devra être titulaire d'un master (ou diplôme équivalent) en microbiologie, biotechnologie, biochimie, biologie moléculaire ou sciences de l'environnement. Un intérêt marqué pour les problématiques environnementales, en particulier la pollution par les PFAS et les approches de bioremédiation, est attendu. Le ou la doctorant(e) devra faire preuve de motivation, de rigueur scientifique et d'une forte capacité d'analyse.

Compétences scientifiques et techniques:
Solides connaissances en microbiologie générale et environnementale
Maîtrise des techniques de culture bactérienne et de manipulation en conditions de sécurité (laboratoire P2)
Compétences en biochimie et/ou biologie moléculaire
Intérêt ou expérience en approches « omiques », en particulier en protéomique (atout)
Capacité à analyser et interpréter des données complexes
Connaissances de base en traitement de données et outils bioinformatiques (appréciées)

Compétences transversales
Capacité à travailler de manière autonome tout en s'intégrant dans une équipe de recherche
Esprit critique, sens de l'organisation et respect des protocoles expérimentaux
Aptitudes à la communication scientifique écrite et orale
Bon niveau d'anglais scientifique, indispensable pour la lecture, la rédaction d'articles et la participation à des congrès
Intérêt pour la valorisation des résultats de recherche (publications, communications)