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  • Document gnr le 27 mai 2018 10:01

    Revue des sciences de l'eau

    Utilisation des activits exoenzymatiquesmicrobiennes dans l'tude d'cosystmes aquatiques

    B. Montuelle et B. Volati

    Volume 6, numro 3, 1993

    URI : id.erudit.org/iderudit/705175arDOI : 10.7202/705175ar

    Aller au sommaire du numro

    diteur(s)

    Universit du Qubec - INRS-Eau, Terre et Environnement(INRS-ETE)

    ISSN 0992-7158 (imprim)

    1718-8598 (numrique)

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    Citer cet article

    Montuelle, B. & Volati, B. (1993). Utilisation des activitsexoenzymatiques microbiennes dans l'tude d'cosystmesaquatiques. Revue des sciences de l'eau, 6(3), 251268.doi:10.7202/705175ar

    Rsum de l'article

    Les activits exoenzymatiques participent de faon importante la transformation des composs organiques dans les milieuxaquatiques, en particulier par hydrolyse de composs hautpoids molculaire qui sont rduits en monomres ou en petitsoligomres assimilables par les bactries. Cette tape est unprocessus cl dans le fonctionnement de la bouclemicrobienne. De nature trs diverse, les exoenzymes ont unelocalisation variable selon le Gram de la bactrie ; leurrgulation se situe soit au niveau de leur synthse, soit auniveau de l'expression de leur activit. Bien que certainesexoenzymes soient constitutives, l'inductibilit semble tre lemode de fonctionnement le plus frquent. L'intgration de ceprocessus dans des tudes globales sur le potentielhydrolytique de milieux aquatiques ncessite quelquesprcautions dans la ralisation exprimentale et dansl'interprtation des donnes : variabilit intrinsque diffrenteselon l'exoenzyme considre (de 7 % pour la glucosidase 16% pour la phosphatase), variabilit gographique importante(pouvant atteindre +/- 50 % un mtre de distance) dans lesmilieux sdimentaires, ce qui ncessite la connaissancetopographique du milieu tudi et la dfinition d'une stratgied'chantillonnage pralable. Les mthodologies deprlvements, en particulier en sdiments ou en substratumsgrossiers, prsentent une certaine complexit de mise enoeuvre que n'ont pas, au moins faible chelle, lesprlvements en colonne d'eau (htrognit du milieu l'chelle centi- voire millimtrique, densit de population trsvariable, diffusion de substrat nutritifs,...). Unestandardisation du protocole exprimental est propos.Dansl'optique d'tudes sur les capacits d'assimilation et debiodgradation de matire organique des systmesaquatiques, les donnes d'activits exoenzymatiquesncessitent d'tre couples d'autres mesures biologiques oubiochimiques : biomasse bactrienne et/ouphytoplanctonique (en particulier pour la phosphatase),analyse fine de la matire organique assimilable (par exemple,par classes : lipides, glucides, protides, dans leurs fractionsdissoutes et particulaires).

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    Cet article est diffus et prserv par rudit.

    rudit est un consortium interuniversitaire sans but lucratif compos de lUniversitde Montral, lUniversit Laval et lUniversit du Qubec Montral. Il a pourmission la promotion et la valorisation de la recherche. www.erudit.org

    Tous droits rservs Revue des sciences de l'eau, 1993

    https://id.erudit.org/iderudit/705175arhttp://dx.doi.org/10.7202/705175arhttps://www.erudit.org/fr/revues/rseau/1993-v6-n3-rseau3272/https://www.erudit.org/fr/revues/rseau/https://apropos.erudit.org/fr/usagers/politique-dutilisation/https://apropos.erudit.org/fr/usagers/politique-dutilisation/http://www.erudit.org

  • REVUE DES SCIENCES DE L'EAU, 6(1993) 251-268

    Utilisation des activits exoenzymatiques microbiennes dans l'tude d'cosystmes aquatiques

    Use of microbial exoenzymatic activities in aquatic ecosystems studies

    B. M0NTUELLE1, B. VOLAT

    Reu le 1 e r septembre 1992, accept le 1 e r juin 1993".

    SUMMARY

    Exoenzymes play an important rle in the transformation of organic com-pounds in aquatic environments : thse biomolecules convert high molecular weight compounds by hydrolysis into monomeric or oligomeric compounds that are then assimilable by bacteria. This step is a key process in the micro-bial food web and microorganisms that produce exoenzymes are probably good competitors in aquatic environments.

    The diffrent exoenzymes are located in diffrent places on the cell membrane with respect to the bacteria) cell wall type : exoenzymes of the gram ngative bacteria are rather located on the outside of the cytoplasmic membrane or in the periplasm. Their rgulation can be either at the level of exoenzyme synthe-sis or at the tevel of enzymatic expression. Their activity is generally descri-bed with a Michaelis-Menten quation. Most exoenzymes are inducible (phos-phatase), but some are constitutive (aminopeptidase).

    The use of exoenzyme methods In the aquatic environment needs some care, both during application and interprtation. The intrinsic varit)ility of enzyme activity differs with the type of exoenzyme : the more the activity is inducible, the higher is its variability : e. g. phosphatase (inducible : 16 %) in comparison with glucosidase (constitutive : 7 % ) . Exprimental enzymatic substrates are in fact model molcules that are supposed to hve the same behaviour as natural substrates : this is not always true.

    Spatial variability is also important in sedimentary environments : significant variations in activity exist, especially with depth and stratification of sdiment, at a scale of 1 - 1 0 cm ( 50 % ) . A topographie knowledge of the studied envi-ronment and the dfinition of a suitabEe sampiing strategy are thus very impor-tant. Sampling mthodologies in sdiment, silt or coarse substrates are more difficult to set up than are those for the water column (heterogenous environ-ment at the centimtre scale, variation of microbial population density, nutrient

    1 - CEMAGREF, Division Biologie des Ecosystmes Aquatiques, 3 quai Chauveau, 69336 Lyon Cedex 09.

    * Les commentaires seront reus jusqu'au 31 mars 1994.

  • 252 REVUE DES SCIENCES DE L'EAU, 6(3), 1993 B. Montuelle et B. Volt

    diffusion, gradients). The sampling of sdiments with a corer, and the subs-quent fractionation of the sdiment into diffrent layers for incubation in the la-boratory, may modify the physicochemistry of the sdiment and could influen-ce bacterial activity (exprimental artefact). A technique bas been developed for incubation in si de the corer in order to minimize perturbations but this tech-nique is limited by the sdiment granulometry. Conversely, homogenizatiop of sdiments allows a better standardization of experiments and yields more re-producible results.

    For studies on the assimilation capacity of aquatic ecosystems and biodgra-dation of organic matter, exoenzymatic activities data need to be associated with other biological or biochemical para met ers : bacterial and/or phytoplanc-tonic biomass ; prcise analysis of assimilable organic matter in the particula-ie or dissolverj phases ; physicochemical data... Data concerning the model-ling of exoenzyme activities in relation to parameters such as temprature or oxygen level are lacking. Intgration of thse data will afford a better overall underslanding of the rle of exoenzymes in the metabolism of aquatic environ-ments, and will help establish the limits of the validity of this technique for glo-bal studies of the assimilation capacities and organic matter biodgradation in aquatic ecosystems.

    K e y - w o r d s : Aquatic ecosystems, hydrolytic potential, biodgradation, exoenzyme, microbial activity.

    RSUM Les activits exoenzymatiques participent de faon importante la transforma-tion des composs organiques dans les milieux aquatiques, en particulier par hydrolyse de composs haut poids molculaire qui sont rduits en monom-res ou en petits oligomres assimilables par les bactries. Cette tape est un processus cl dans le fonctionnement de la boucle microbienne. De nature trs diverse, les exoenzymes ont une localisation variable selon le Gram de la bactrie ; leur rgulation se situe soit au niveau de leur synthse, soit au ni-veau de l'expression de leur activit. Bien que certaines exoenzymes soient constitutives, l'inductibilit semble tre le mode de fonctionnement le plus fr-quent. L'intgration de ce processus dans des tudes globales sur le potentiel hydrolytique de milieux aquatiques ncessite quelques prcautions dans la ralisation exprimentale et dans l'interprtation des donnes : variabilit in-trinsque diffrente selon ('exoenzyme considre (de 7 % pour la glucosida-se 16 % pour la p h os p h a ta se), variabilit gographique importante (pouvant atteindre +/- 50 % un mtre de distance) dans les milieux sdimentaires, ce qui ncessite la connaissance topographique du milieu tudi et la dfinition d'une stratgie d'chantillonnage pralable. Les mthodologies de prlve-ments, en particulier en sdiments ou en substratums grossiers, prsentent une certaine complexit de mise en uvre que n'ont pas, au moins faible chelle, les prlvements en colonne d'eau (htrognit du milieu l'chel-le centi- voire millimtrique, densit de population trs variable, diffusion de substrat nutritifs,...). Une standardisation du protocole exprimental est pro-pos.

    Dans l'optique d'tudes sur les capacits d'assimilation et de biodgradation de matire organique des systmes aquatiques, les donnes d'activits exoenzymatiques ncessitent d'tre couples d'autres mesures biologiques ou biochimiques : biomasse bactrienne et/ou phytopfanctonique (en particu-lier pour la phosphatase), analyse fine de la matire organique assimilable (par exemple, par classes : lipides, glucides, protides, dans leurs fractions dissoutes et particulaires).

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