Biodiversity of amoebae and amoebae-resisting bacteria in a drinking water treatment plant

The complex ecology of free-living amoebae (FLA) and their role in spreading pathogenic microorganisms through water systems have recently raised considerable interest. In this study, we investigated the presence of FLA and amoebae-resisting bacteria (ARB) at various stages of a drinking water plant fed with river water. We isolated various amoebal species from the river and from several points within the plant, mostly at early steps of water treatment. Echinamoeba- and Hartmannella-related amoebae were mainly recovered in the drinking water plant whereas Acanthamoeba- and Naegleria-related amoebae were recovered from the river water and the sand filtration units. Some FLA isolates were recovered immediately after the ozonation step, thus suggesting resistance of these microorganisms to this disinfection procedure. A bacterial isolate related to Mycobacterium mucogenicum was recovered from an Echinamoeba-related amoeba isolated from ozone-treated water. Various other ARB were recovered using co-culture with axenic Acanthamoeba castellanii, including mycobacteria, legionella, Chlamydia-like organisms and various proteobacteria. Noteworthy, a new Parachlamydia acanthamoebae strain was recovered from river water and from granular activated carbon (GAC) biofilm. As amoebae mainly multiply in sand and GAC filters, optimization of filter backwash procedures probably offers a possibility to better control these protists and the risk associated with their intracellular hosts

Objective analysis of gait coordination for total knee arthroplasty outcome

Introduction: Coordination is a strategy chosen by the central nervous system to control the movements and maintain stability during gait. Coordinated multi-joint movements require a complex interaction between nervous outputs, biomechanical constraints, and pro-prioception. Quantitatively understanding and modeling gait coordination still remain a challenge. Surgeons lack a way to model and appreciate the coordination of patients before and after surgery of the lower limbs. Patients alter their gait patterns and their kinematic synergies when they walk faster or slower than normal speed to maintain their stability and minimize the energy cost of locomotion. The goal of this study was to provide a dynamical system approach to quantitatively describe human gait coordination and apply it to patients before and after total knee arthroplasty. Methods: A new method of quantitative analysis of interjoint coordination during gait was designed, providing a general model to capture the whole dynamics and showing the kinematic synergies at various walking speeds. The proposed model imposed a relationship among lower limb joint angles (hips and knees) to parameterize the dynamics of locomotion of each individual. An integration of different analysis tools such as Harmonic analysis, Principal Component Analysis, and Artificial Neural Network helped overcome high-dimensionality, temporal dependence, and non-linear relationships of the gait patterns. Ten patients were studied using an ambulatory gait device (Physilog®). Each participant was asked to perform two walking trials of 30m long at 3 different speeds and to complete an EQ-5D questionnaire, a WOMAC and Knee Society Score. Lower limbs rotations were measured by four miniature angular rate sensors mounted respectively, on each shank and thigh. The outcomes of the eight patients undergoing total knee arthroplasty, recorded pre-operatively and post-operatively at 6 weeks, 3 months, 6 months and 1 year were compared to 2 age-matched healthy subjects. Results: The new method provided coordination scores at various walking speeds, ranged between 0 and 10. It determined the overall coordination of the lower limbs as well as the contribution of each joint to the total coordination. The difference between the pre-operative and post-operative coordination values were correlated with the improvements of the subjective outcome scores. Although the study group was small, the results showed a new way to objectively quantify gait coordination of patients undergoing total knee arthroplasty, using only portable body-fixed sensors. Conclusion: A new method for objective gait coordination analysis has been developed with very encouraging results regarding the objective outcome of lower limb surgery.

Effectiveness of three different walking prescription durations on total physical activity in normal- and overweight women.

OBJECTIVE: While there is a dose-response relationship between physical activity (PA) and health benefit, little is known about the effectiveness of different PA prescriptions on total daily PA. AIM: To test, under real-life conditions and using an objective, non-invasive measurement technique (accelerometry), the effect of prescribing additional physical activity (walking only) of different durations (30, 60 and 90 min/day) on compliance (to the activity prescribed) and compensation (to total daily PA). Participants in each group were prescribed 5 sessions of walking per week over 4 weeks. METHODS: 55 normal-weight and overweight women (mean BMI 25 ± 5 kg/m(2), height 165 ± 1 cm, weight 68 ± 2 kg and mean age 27 ± 1 years) were randomly assigned to 3 prescription groups: 30, 60 or 90 min/day PA. RESULTS: Walking duration resulted in an almost linear increase in the number of steps per day during the prescription period from an average of about 10,000 steps per day for the 30-min prescription to about 14,000 for the 90-min prescription. Compliance was excellent for the 30-min prescription but decreased significantly with 60-min and 90-min prescriptions. In parallel, degree of compensation subsequent to exercise increased progressively as length of prescription increased. CONCLUSION: A 30-min prescription of extra walking 5 times per week was well tolerated. However, in order to increase total PA further, much more than 60 min of walking may need to be prescribed in the majority of individuals. While total exercise 'volume' increased with prescriptions longer than 30 min, compliance to the prescription decreased and greater compensation was evident. © 2014 S. Karger GmbH, Freiburg.

Indicators for the total number of melanocytic naevi : an adjunct for screening campaigns. Observational study on 292 patients.

BACKGROUND: The presence of multiple melanocytic naevi is a strong risk factor for melanoma. Use of the whole body naevus count to identify at-risk patients is impractical. OBJECTIVES: To (i) identify a valid anatomical predictor of total naevus count; (ii) determine the number of naevi that most accurately predict total naevus count above 25, 50 and 100; and (iii) evaluate determinants of multiple melanocytic naevi and atypical naevi. METHODS: Clinical data from 292 consecutive Spanish patients consulting for skin lesions requiring debriding were collected throughout 2009 and 2010. Correlations between site-specific and whole body naevus counts were analysed. Cut-offs to predict total naevus counts were determined using the area under the receiver operating characteristic curve. RESULTS: The studied population was young (median age 31 years, interquartile range 28-43). The naevus count on the right arm correlated best with the total nevus count (R(2) 0·80 for men, 0·86 for women). Presence of at least five naevi on the right arm was the strongest determinant of a total naevus count above 50 [odds ratio (OR) 34·4, 95% confidence interval (CI) 13·9-85·0] and of having at least one atypical naevus (OR 5·7, 95% CI 2·4-13·5). Cut-off values of 6, 8 and 11 naevi on the right arm best predicted total naevus count above 25, 50 and 100, respectively. CONCLUSIONS: Our results support the arm as a practical and reliable site to estimate the total naevus count when screening or phenotyping large populations. Threshold values for the number of naevi on the arm are proposed to help identify patients for melanoma screening.

Validity of impedance-based equations for the prediction of total body water as measured by deuterium dilution in African women.

BACKGROUND: Little information is available on the validity of simple and indirect body-composition methods in non-Western populations. Equations for predicting body composition are population-specific, and body composition differs between blacks and whites. OBJECTIVE: We tested the hypothesis that the validity of equations for predicting total body water (TBW) from bioelectrical impedance analysis measurements is likely to depend on the racial background of the group from which the equations were derived. DESIGN: The hypothesis was tested by comparing, in 36 African women, TBW values measured by deuterium dilution with those predicted by 23 equations developed in white, African American, or African subjects. These cross-validations in our African sample were also compared, whenever possible, with results from other studies in black subjects. RESULTS: Errors in predicting TBW showed acceptable values (1.3-1.9 kg) in all cases, whereas a large range of bias (0.2-6.1 kg) was observed independently of the ethnic origin of the sample from which the equations were derived. Three equations (2 from whites and 1 from blacks) showed nonsignificant bias and could be used in Africans. In all other cases, we observed either an overestimation or underestimation of TBW with variable bias values, regardless of racial background, yielding no clear trend for validity as a function of ethnic origin. CONCLUSIONS: The findings of this cross-validation study emphasize the need for further fundamental research to explore the causes of the poor validity of TBW prediction equations across populations rather than the need to develop new prediction equations for use in Africa.

Switching between apparently redundant iron-uptake mechanisms benefits bacteria in changeable environments.

Bacteria often possess multiple siderophore-based iron uptake systems for scavenging this vital resource from their environment. However, some siderophores seem redundant, because they have limited iron-binding efficiency and are seldom expressed under iron limitation. Here, we investigate the conundrum of why selection does not eliminate this apparent redundancy. We focus on Pseudomonas aeruginosa, a bacterium that can produce two siderophores-the highly efficient but metabolically expensive pyoverdine, and the inefficient but metabolically cheap pyochelin. We found that the bacteria possess molecular mechanisms to phenotypically switch from mainly producing pyoverdine under severe iron limitation to mainly producing pyochelin when iron is only moderately limited. We further show that strains exclusively producing pyochelin grew significantly better than strains exclusively producing pyoverdine under moderate iron limitation, whereas the inverse was seen under severe iron limitation. This suggests that pyochelin is not redundant, but that switching between siderophore strategies might be beneficial to trade off efficiencies versus costs of siderophores. Indeed, simulations parameterized from our data confirmed that strains retaining the capacity to switch between siderophores significantly outcompeted strains defective for one or the other siderophore under fluctuating iron availabilities. Finally, we discuss how siderophore switching can be viewed as a form of collective decision-making, whereby a coordinated shift in behaviour at the group level emerges as a result of positive and negative feedback loops operating among individuals at the local scale.

Chlamydia-related bacteria in respiratory samples in Finland.

Chlamydia-related bacteria, new members of the order Chlamydiales, are suggested to be associated with respiratory disease. We used real-time PCR to investigate the prevalence of Parachlamydia acanthamoebae, Protochlamydia spp., Rhabdochlamydia spp., Simkania negevensis and Waddlia chondrophila in samples taken from patients with suspected respiratory tract infections. Of the 531 samples analyzed, the subset of 136 samples contained 16 (11.8%) samples positive for Rhabdochlamydia spp. DNA. P. acanthamoebae, Protochlamydia spp., S. negevensis and W. chondrophila DNA were not detected among the respiratory samples investigated. These results suggest an association of Rhabdochlamydia spp. with respiratory disease.

Outcomes and reoperations after total correction of complete atrio-ventricular septal defect

BACKGROUND: Surgical correction of complete atrio-ventricular septal defect (AVSD) achieves satisfactory results with low morbidity and mortality, but may require reoperation. Our recent operative results at mid-term were followed-up. METHODS: From June 2000 to December 2007, 81 patients (Down syndrome; n=60), median age 4.0 months (range 0.7-118.6) and weight 4.7kg (range 2.2-33), underwent complete AVSD correction. Patch closure for the ventricular septal defect (VSD; n=69) and atrial septal defect (ASD; n=42) was performed with left atrio-ventricular valve (LAVV) cleft closure (n=76) and right atrio-ventricular valve (RAVV) repair (n=57). Mortality, morbidity, and indications for reoperation were retrospectively studied; the end point 'time to reoperation' was analyzed using Kaplan-Meier curves. Follow-up was complete except in two patients and spanned a median of 28 months (range 0.4-6.1 years). RESULTS: In-hospital mortality was 3.7% (n=3) and one late death occurred. Reoperation was required in 7/79 patients (8.9%) for LAVV insufficiency (n=4), for a residual ASD (n=1), for right atrio-ventricular valve insufficiency (n=1), and for subaortic stenosis (n=1). At last follow-up, no or only mild LAVV and RAVV insufficiency was present in 81.3% and 92.1% of patients, respectively, and 2/3 of patients were medication-free. Risk factors for reoperation were younger age (<3 months; p=0.001) and lower weight (<4kg; p=0.003), and a trend towards less and later reoperations in Down syndrome (p<0.2). CONCLUSIONS: Surgical correction of AVSD can be achieved with low mortality and need for reoperation, regardless of Down syndrome or not. Immediate postoperative moderate or more residual atrio-ventricular valve insufficiency will eventually require a reoperation, and could be anticipated in patients younger than 3 months and weighing <4kg.

Macrophage Migration Inhibitory Factor Deficiency Is Associated With Impaired Killing of Gram-Negative Bacteria by Macrophages and Increased Susceptibility to Klebsiella pneumoniae Sepsis.

The cytokine macrophage migration inhibitory factor (MIF) is an important component of the early proinflammatory response of the innate immune system. However, the antimicrobial defense mechanisms mediated by MIF remain fairly mysterious. In the present study, we examined whether MIF controls bacterial uptake and clearance by professional phagocytes, using wild-type and MIF-deficient macrophages. MIF deficiency did not affect bacterial phagocytosis, but it strongly impaired the killing of gram-negative bacteria by macrophages and host defenses against gram-negative bacterial infection, as shown by increased mortality in a Klebsiella pneumonia model. Consistent with MIF's regulatory role of Toll-like 4 expression in macrophages, MIF-deficient cells stimulated with lipopolysaccharide or Escherichia coli exhibited reduced nuclear factor κB activity and tumor necrosis factor (TNF) production. Addition of recombinant MIF or TNF corrected the killing defect of MIF-deficient macrophages. Together, these data show that MIF is a key mediator of host responses against gram-negative bacteria, acting in part via a modulation of bacterial killing by macrophages.

Total IgE and eotaxin (CCL11) contents in tears of patients suffering from seasonal allergic conjunctivitis.

BACKGROUND: To prospectively investigate patients with seasonal allergic conjunctivitis (SAC) during the pollen season and test associations between tears total IgE, eotaxin concentrations, and SAC severity. METHODS: Enrolled patients presented ocular symptoms and clinical signs of SAC at the time of presentation. Ocular itching, hyperaemia, chemosis, eyelid swelling, and tearing were scored, and the sum of these scores was defined as the clinical score. Conjunctival papillae were separately graded. We measured eotaxin concentration in tears by an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) and total tear IgE by Lacrytest strip. RESULTS: Among thirty patients (30 eyes), 11 showed neither tear IgE nor tear eotaxin, while 15 out of 19 patients with positive IgE values presented a positive amount of eotaxin in their tears (Fisher's test: p < 0.001). The mean eotaxin concentration was 641 ± 154 (SEM) pg/ml. In patients with no amount of tear IgE, we observed a lower conjunctival papilla grade than in patients whose tears contained some amount of IgE (trend test: p = 0.032). In the 15 patients whose tear eotaxin concentration was null, tear IgE concentration was 5.3 ± 3.5 arbitrary units; in the other 15 patients whose eotaxin was positive, IgE reached 21 ± 4.3 arbitrary U (Mann-Whitney: p < 0.001). We measured 127 ± 47 pg/ml eotaxin in patients with no history of SAC but newly diagnosed as suffering from SAC, and 852 ± 218 pg/ml eotaxin in patients with a known SAC (p = 0.008). In contrast, tear IgE concentrations of both groups did not differ statistically significantly (p = 0.947). CONCLUSIONS: If IgE and eotaxin secreted in tears are major contributors in SAC pathogenesis, they however act at different steps of the process.

On the use of reporter bacteria for measuring availability of organic contaminants

Natural environments are constantly challenged by the release of hydrophobic organic contaminants, which represent a threat for both the ecosystem and human health. Despite a substantial degradation by naturally occurring micro-organisms, a non negligible fraction of these pollutants tend to persist in soil and sediments due to their reduced accessibility to microbial degraders. This lack of 'bioavailability' is acknowledged as a key parameter for the natural and stimulated clean-up (bioremediation) of contaminated sites. We developed a bacterial bioreporter that responds to the presence of polyaromatic hydrocarbons (PAHs) by the production of the green fluorescent protein (GFP), based on the PAH-degrading bacterium Burkholderia sartisoli. We showed in this study that the bacterial biosensor B. sartisoli strain RP037 was faithfully reporting the degradation of naphthalene and phenanthrene (two PAHs of low molecular weight) via the production of GFP. What is more, the magnitude of GFP induction was influenced by change in the PAH flux triggered by a variety of physico-chemical parameters, such as the contact surface between the pollutant and the aqueous suspension. Further experiments permitted to test the influence of dissolved organic matter, which is an important component of natural habitats and can interact with organic pollutants. In addition, we tested the influence of two types of biosurfactants (tensio-active agents produced by living organisms) on phenanthrene's degradation by RP037. Interestingly, the surfactant's effects on the biodegradation rate appeared to depend on the type of biosurfactant and probably on the type of bacterial strain. Finally, we tagged B. sartisoli strain RP037 with a constitutively expressed mCherry fluorescent protein. The presence of mCherry allowed us to visualize the bacteria in complex samples even when GFP production was not induced. The new strain RP037-mChe embedded in a gel patch was used to detect PAH fluxes from a point source, such as a non-aqueous liquid or particles of contaminated soil. In parallel, we also developed and tested a so-called multiwell bacterial biosensor platform, which permitted the simultaneous use of four different reporter strains for the detection of major crude oil components (e.g., saturated hydrocarbons, mono- and polyaromatics) in aqueous samples. We specifically constructed the strain B. sartisoli RP007 (pPROBE-phn-luxAB) for the detection of naphthalene and phenanthrene. It was equipped with a reporter plasmid similar to the one in strain RP037, except that the gfp gene was replaced by the genes luxAB, which encoded the bacterial luciferase. The strain was implemented in the biosensor platform and detected an equivalent naphthalene concentration in oil spilled-sea water. We also cloned the gene for the transcriptional activator AlkS and the operator/promoter region of the operon alkSB1GHJ from the alkane-degrader bacterium Alcanivorax borkumensis strain SK2 in order to construct a new bacterial biosensor with higher sensitivity towards long-chain alkanes. However, the resulting strain showed no increased light emission in presence of tetradecane (C14), while it still efficiently reported low concentrations of octane (C8). RÉSUMÉ : Les écosystèmes naturels sont constamment exposés à nombre de contaminants organiques hydrophobes (COHs) d'origine industrielle, agricole ou même naturelle. Les COHs menacent à la fois l'environnement, le bien-être des espèces animales et végétales et la santé humaine, mais ils peuvent être dégradés par des micro-organismes tels que les bactéries et les champignons, qui peuvent être capables des les transformer en produits inoffensifs comme le gaz carbonique et l'eau. La biodégradation des COHs est cependant fréquemment limitée par leur pauvre disponibilité envers les organismes qui les dégradent. Ainsi, bien que la biodégradation opère partiellement, les COHs persistent dans l'environnement à de faibles concentrations qui potentiellement peuvent encore causer des effets toxiques chroniques. Puisque la plupart des COHs peuvent être métabolisés par l'activité microbienne, leur persistance a généralement pour origine des contraintes physico-chimiques plutôt que biologiques. Par exemple, leur solubilité dans l'eau très limitée réduit leur prise par des consommateurs potentiels. De plus, l'adsorption à la matière organique et la séquestration dans les micropores du sol participent à réduire leur disponibilité envers les microbes. Les processus de biodisponibilité, c'est-à-dire les processus qui gouvernent la dissolution et la prise de polluants par les organismes vivants, sont généralement perçus comme des paramètres clés pour la dépollution (bioremédiation) naturelle et stimulée des sites contaminés. Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) sont un modèle de COH produits par les activités aussi bien humaines que naturelles, et listés comme des contaminants chroniques de l'air, des sols et des sédiments. Ils peuvent être dégradés par un vaste nombre d'espèces bactériennes mais leur taux de biodégradation est souvent limité par les contraintes mentionnées ci-dessus. Afin de comprendre les processus de biodisponibilité pour les cellules bactériennes, nous avons décidé d'utiliser les bactéries elles-mêmes pour détecter et rapporter les flux de COH. Ceci a été réalisé par l'application d'une stratégie de conception visant à produire des bactéries `biocapteurs-rapporteurs', qui littéralement s'allument lorsqu'elles détectent un composé cible pour lequel elles ont été conçues. En premier lieu, nous nous sommes concentrés sur Burkholderia sartisoli (souche RP007), une bactérie isolée du sol et consommatrice de HAP .Cette souche a servi de base à la construction d'un circuit génétique permettant la formation de la protéine autofluorescente GFP dès que les cellules détectent le naphtalène ou le phénanthrène, deux HAP de faible masse moléculaire. En effet, nous avons pu montrer que la bactérie obtenue, la souche RP037 de B. sartisoli, produit une fluorescence GFP grandissante lors d'une exposition en culture liquide à du phénanthrène sous forme cristalline (0.5 mg par ml de milieu de culture). Nous avons découvert que pour une induction optimale il était nécessaire de fournir aux cellules une source additionnelle de carbone sous la forme d'acétate, ou sinon seul un nombre limité de cellules deviennent induites. Malgré cela, le phénanthrène a induit une réponse très hétérogène au sein de la population de cellules, avec quelques cellules pauvrement induites tandis que d'autres l'étaient très fortement. La raison de cette hétérogénéité extrême, même dans des cultures liquides mélangées, reste pour le moment incertaine. Plus important, nous avons pu montrer que l'amplitude de l'induction de GFP dépendait de paramètres physiques affectant le flux de phénanthrène aux cellules, tels que : la surface de contact entre le phénanthrène solide et la phase aqueuse ; l'ajout de surfactant ; le scellement de phénanthrène à l'intérieur de billes de polymères (Model Polymer Release System) ; la dissolution du phénanthrène dans un fluide gras immiscible à l'eau. Nous en avons conclu que la souche RP037 détecte convenablement des flux de phénantrène et nous avons proposé une relation entre le transfert de masse de phénanthrène et la production de GFP. Nous avons par la suite utilisé la souche afin d'examiner l'effet de plusieurs paramètres chimiques connus dans la littérature pour influencer la biodisponibilité des HAP. Premièrement, les acides humiques. Quelques rapports font état que la disponibilité des HAP pourrait être augmentée par la présence de matière organique dissoute. Nous avons mesuré l'induction de GFP comme fonction de l'exposition des cellules RP037 au phénanthrène ou au naphtalène en présence ou absence d'acides humiques dans la culture. Nous avons testé des concentrations d'acides humiques de 0.1 et 10 mg/L, tandis que le phénanthrène était ajouté via l'heptamethylnonane (HMN), un liquide non aqueux, ce qui au préalable avait produit le plus haut flux constant de phénanthrène aux cellules. De plus, nous avons utilisé des tests en phase gazeuse avec des concentrations d'acides humiques de 0.1, 10 et 1000 mg/L mais avec du naphtalène. Contrairement à ce que décrit la littérature, nos résultats ont indiqué que dans ces conditions l'expression de GFP en fonction de l'exposition au phénanthrène dans des cultures en croissance de la souche RP037 n'était pas modifiée par la présence d'acides humiques. D'un autre côté, le test en phase gazeuse avec du naphtalène a montré que 1000 mg/L d'acides humiques abaissent légèrement mais significativement la production de GFP dans les cellules de RP037. Nous avons conclu qu'il n'y a pas d'effet général des acides humiques sur la disponibilité des HAP pour les bactéries. Par la suite, nous nous sommes demandé si des biosurfactants modifieraient la disponibilité du phénanthrène pour les bactéries. Les surfactants sont souvent décrits dans la littérature comme des moyens d'accroître la biodisponibilité des COHs. Les surfactants sont des agents tensio-actifs qui augmentent la solubilité apparente de COH en les dissolvant à l'intérieur de micelles. Nous avons ainsi testé si des biosurfactants (des surfactants produits par des organismes vivants) peuvent être utilisé pour augmenter la biodisponibilité du phénanthrène pour la souche B. sartisoli RP037. Premièrement, nous avons tenté d'obtenir des biosurfactants produits par une autre bactérie vivant en co-culture avec les biocapteurs bactériens. Deuxièmement, nous avons utilisé des biosurfactants purifiés. La co-cultivation en présence de la bactérie productrice de lipopeptide Pseudomonas putida souche PCL1445 a augmenté l'expression de GFP induite par le phénanthrène chez B. sartisoli en comparaison des cultures simples, mais cet effet n'était pas significativement différent lorsque la souche RP037 était co-cultivée avec un mutant de P. putida ne produisant pas de lipopeptides. L'ajout de lipopeptides partiellement purifiés dans la culture de RP037 a résulté en une réduction de la tension de surface, mais n'a pas provoqué de changement dans l'expression de GFP. D'un autre côté, l'ajout d'une solution commerciale de rhamnolipides (un autre type de biosurfactants produits par Pseudomonas spp.) a facilité la dégradation du phénanthrène par la souche RP037 et induit une expression de GFP élevée dans une plus grande proportion de cellules. Nous avons ainsi conclu que les effets des biosurfactants sont mesurables à l'aide de la souche biocapteur, mais que ceux-ci sont dépendants du type de surfactant utilisé conjointement avec le phénanthrène. La question suivante que nous avons abordée était si les tests utilisant des biocapteurs peuvent être améliorés de manière à ce que les flux de HAP provenant de matériel contaminé soient détectés. Les tests en milieu liquide avec des échantillons de sol ne fournissant pas de mesures, et sachant que les concentrations de HAP dans l'eau sont en général extrêmement basses, nous avons conçu des tests de diffusion dans lesquels nous pouvons étudier l'induction par les HAPs en fonction de la distance aux cellules. Le biocapteur bactérien B. sartisoli souche RP037 a été marqué avec une seconde protéine fluorescente (mCherry), qui est constitutivement exprimée dans les cellules et leur confère une fluorescence rouge/rose. La souche résultante RP037-mChe témoigne d'une fluorescence rouge constitutive mais n'induit la fluorescence verte qu'en présence de naphtalène ou de phénanthrène. La présence d'un marqueur fluorescent constitutif nous permet de visualiser les biocapteurs bactériens plus facilement parmi des particules de sol. Un test de diffusion a été conçu en préparant un gel fait d'une suspension de cellules mélangées à 0.5 % d'agarose. Des bandes de gel de dimensions 0.5 x 2 cm x 1 mm ont été montées dans des chambres d'incubation et exposées à des sources de HAP (soit dissouts dans du HMN ou en tant que matériel solide, puis appliqués à une extrémité de la bande). En utilisant ce montage expérimental, le naphtalène ou le phénanthrène (dissouts dans du HMN à une concentration de 2.5 µg/µl) ont induit un gradient d'intensité de fluorescence GFP après 24 heures d'incubation, tandis que la fluorescence mCherry demeurait comparable. Un sol contaminé par des HAPs (provenant d'un ancien site de production de gaz) a induit la production de GFP à un niveau comparable à celui du naphtalène. Des biocapteurs bactériens individuels ont également détecté un flux de phénanthrène dans un gel contenant des particules de sol amendées avec 1 et 10 mg/g de phénanthrène. Ceci a montré que le test de diffusion peut être utilisé pour mesurer des flux de HAP provenant de matériel contaminé. D'un autre côté, la sensibilité est encore très basse pour plusieurs sols contaminés, et l'autofluorescence de certains échantillons rend difficile l'identification de la réponse de la GFP chez les cellules. Pour terminer, un des points majeurs de ce travail a été la production et la validation d'une plateforme multi-puits de biocapteurs bactériens, qui a permis l'emploi simultané de plusieurs souches différentes de biocapteurs pour la détection des constituants principaux du pétrole. Pour cela nous avons choisi les alcanes linéaires, les composés mono-aromatiques, les biphényls et les composés poly-aromatiques. De plus, nous avons utilisé un capteur pour la génotoxicité afin de détecter la `toxicité globale' dans des échantillons aqueux. Plusieurs efforts d'ingénierie ont été investis de manière à compléter ce set. En premier lieu, chaque souche a été équipée avec soit gfp, soit luxAB en tant que signal rapporteur. Deuxièmement, puisqu'aucune souche de biocapteur n'était disponible pour les HAP ou pour les alcanes à longues chaînes, nous avons spécifiquement construit deux nouveaux biocapteurs. L'un d'eux est également basé sur B. sartisoli RP007, que nous avons équipé avec le plasmide pPROBE-phn-luxAB pour la détection du naphtalène et du phénanthrène mais avec production de luciférase bactérienne. Un autre est un nouveau biocapteur bactérien pour les alcanes. Bien que nous possédions une souche Escherichia coli DHS α (pGEc74, pJAMA7) détectant les alcanes courts de manière satisfaisante, la présence des alcanes à longues chaînes n'était pas rapportée efficacement. Nous avons cloné le gène de l'activateur transcriptionnel A1kS ainsi que la région opérateur/promoteur de l'opéron alkSB1GHJ chez la bactérie dégradant les alcanes Alcanivorax borkumensis souche SK2, afin de construire un nouveau biocapteur bactérien bénéficiant d'une sensibilité accrue envers les alcanes à longues chaînes. Cependant, la souche résultante E. coli DHSα (pAlk3} n'a pas montré d'émission de lumière augmentée en présence de tétradécane (C14), tandis qu'elle rapportait toujours efficacement de basses concentrations d'octane (C8). De manière surprenante, l'utilisation de A. borkumensis en tant que souche hôte pour le nouveau plasmide rapporteur basé sur la GFP a totalement supprimé la sensibilité pour l'octane, tandis que la détection de tétradécane n'était pas accrue. Cet aspect devra être résolu dans de futurs travaux. Pour calibrer la plateforme de biocapteurs, nous avons simulé une fuite de pétrole en mer dans une bouteille en verre ouverte de 5L contenant 2L d'eau de mer contaminée avec 20 ml (1%) de pétrole brut. La phase aqueuse a été échantillonée à intervalles réguliers après la fuite durant une période allant jusqu'à une semaine tandis que les principaux contaminants pétroliers étaient mesurés via les biocapteurs. L'émission de bioluminescence a été mesurée de manière à déterminer la réponse des biocapteurs et une calibration intégrée faite avec des inducteurs types a servi à calculer des concentrations d'équivalents inducteurs dans l'échantillon. E. coli a été utilisée en tant que souche hôte pour la plupart des spécificités des biocapteurs, à l'exception de la détection du naphtalène et du phénanthrène pour lesquels nous avons utilisé B. sartisoli. Cette souche, cependant, peut être employée plus ou moins selon la même procédure. Il est intéressant de noter que le pétrole répandu a produit une apparition séquentielle de composés dissouts dans la phase aqueuse, ceux-ci .étant détectables par les biocapteurs. Ce profil contenait d'abord les alcanes à courtes chaînes et les BTEX (c'est-à dire benzène, toluène, éthylbenzène et xylènes), apparaissant entre des minutes et des heures après que le pétrole a été versé. Leurs concentrations aqueuses ont par la suite fortement décru dans l'eau échantillonnée après 24 heures, à cause de la volatilisation ou de la biodégradation. Après quelques jours d'incubation, ces composés sont devenus indétectables. Les HAPs, en revanche, sont apparus plus tard que les alcanes et les BTEX, et leur concentration a augmenté de pair avec un temps d'incubation prolongé. Aucun signal significatif n'a été mis en évidence avec le biocapteur pour le biphényl ou pour la génotoxicité. Ceci démontre l'utilité de ces biocapteurs, spécifiquement pour la détection des composés pétroliers, comprenant les alcanes à courtes chaînes, les BTEX et les HAPs légers.