Rotation of Vibrio fischeri Flagella Produces Outer Membrane Vesicles That Induce Host Development

Using the squid-vibrio association, we aimed to characterize the mechanism through which Vibrio fischeri cells signal morphogenesis of the symbiotic light-emitting organ. The symbiont releases two cell envelope molecules, peptidoglycan (PG) and lipopolysaccharide (LPS) that, within 12 h of light organ colonization, act in synergy to trigger normal tissue development. Recent work has shown that outer membrane vesicles (OMVs) produced by V. fischeri are sufficient to induce PG-dependent morphogenesis; however, the mechanism(s) of OMV release by these bacteria has not been described. Like several genera of both beneficial and pathogenic bacteria, V. fischeri cells elaborate polar flagella that are enclosed by an extension of the outer membrane, whose function remains unclear. Here, we present evidence that along with the well-recognized phenomenon of blebbing from the cell's surface, rotation of this sheathed flagellum also results in the release of OMVs. In addition, we demonstrate that most of the development-inducing LPS is associated with these OMVs and that the presence of the outer membrane protein OmpU but not the LPS O antigen on these OMVs is important in triggering normal host development. These results also present insights into a possible new mechanism of LPS release by pathogens with sheathed flagella. IMPORTANCE Determining the function(s) of sheathed flagella in bacteria has been challenging, because no known mutation results only in the loss of this outer membrane-derived casing. Nevertheless, the presence of a sheathed flagellum in such host-associated genera as Vibrio, Helicobacter, and Brucella has led to several proposed functions, including physical protection of the flagella and masking of their immunogenic flagellins. Using the squid-vibrio light organ symbiosis, we demonstrate another role, that of V. fischeri cells require rotating flagella to induce apoptotic cell death within surface epithelium, which is a normal step in the organ's development. Further, we present evidence that this rotation releases apoptosis-triggering lipopolysaccharide in the form of outer membrane vesicles. Such release may also occur by pathogens but with different outcomes for the host.

Optical Wireless Communication for Mobile Platforms

The past few decades have witnessed the widespread adaptation of wireless devices such as cellular phones and Wifi-connected laptops, and demand for wireless communication is expected to continue to increase. Though radio frequency (RF) communication has traditionally dominated in this application space, recent decades have seen an increasing interest in the use of optical wireless (OW) communication to supplement RF communications. In contrast to RF communication technology, OW systems offer the use of largely unregulated electromagnetic spectrum and large bandwidths for communication. They also offer the potential to be highly secure against jamming and eavesdropping. Interest in OW has become especially keen in light of the maturation of light-emitting diode (LED) technology. This maturation, and the consequent emerging ubiquity of LED technology in lighting systems, has motivated the exploration of LEDs for wireless communication purposes in a wide variety of applications. Recent interest in this field has largely focused on the potential for indoor local area networks (LANs) to be realized with increasingly common LED-based lighting systems. We envision the use of LED-based OW to serve as a supplement to RF technology in communication between mobile platforms, which may include automobiles, robots, or unmanned aerial vehicles (UAVs). OW technology may be especially useful in what are known as RF-denied environments, in which RF communication may be prohibited or undesirable. The use of OW in these settings presents major challenges. In contrast to many RF systems, OWsystems that operate at ranges beyond a few meters typically require relatively precise alignment. For example, some laser-based optical wireless communication systems require alignment precision to within small fractions of a degree. This level of alignment precision can be difficult to maintain between mobile platforms. Additionally, the use of OW systems in outdoor settings presents the challenge of interference from ambient light, which can be much brighter than any LED transmitter. This thesis addresses these challenges to the use of LED-based communication between mobile platforms. We propose and analyze a dual-link LED-based system that uses one link with a wide transmission beam and relaxed alignment constraints to support a more narrow, precisely aligned, higher-data-rate link. The use of an optical link with relaxed alignment constraints to support the alignment of a more precisely aligned link motivates our exploration of a panoramic imaging receiver for estimating the range and bearing of neighboring nodes. The precision of such a system is analyzed and an experimental system is realized. Finally, we present an experimental prototype of a self-aligning LED-based link.

Transformations in occluded light fraction organic matter in a clayey oxisol: evidence from 13C-CPMAS-NMR and delta13C Signature

We hypothesised that, during occlusion inside granular aggregates of oxide-rich soils, the light fraction organic matter would undergo a strong process of decomposition, either due to the slow process of aggregate formation and stabilisation or due to digestion in the macro- and meso-fauna guts. This process would favour the accumulation of recalcitrant materials inside aggregates. The aim of this study was to compare the dynamics and the chemical composition of free and occluded light fraction organic matter in a natural cerrado vegetation (woodland savannah) and a nearby pasture (Brachiaria spp.) to elucidate the transformations during occlusion of light fraction in aggregates of a clayey Oxisol. Nuclear Magnetic Resonance of the 13C, with Cross Polarisation and Magic Angle Spinning (13C-CPMAS-NMR), and 13C/12C isotopic ratio were combined to study organic matter composition and changes in carbon dynamics, respectively. The occluded light fraction had a slower turnover than the free light fraction and the heavy fraction. Organic matter in the occluded fraction also showed a higher degree of decomposition. The results confirm that processes of soil organic matter occlusion in the typical "very fine strong granular" structure of the studied oxide-rich soil led to an intense transformation, selectively preserving stable organic matter. The small amount of organic material stored as occluded light faction, as well as its stability, suggests that this is not an important or manageable sink for sequestration of atmospheric CO2.

Polarization strategies to improve the emission of a Si-based light source emitting at 1.55 um

We present a electroluminescence (EL) study of the Si-rich silicon oxide (SRSO) LEDs with and without Er3+ ions under different polarization schemes: direct current (DC) and pulsed voltage (PV). The power efficiency of the devices and their main optical limitations are presented. We show that under PV polarization scheme, the devices achieve one order of magnitude superior performance in comparison with DC. Time-resolved measurements have shown that this enhancement is met only for active layers in which annealing temperature is high enough (>1000 ◦C) for silicon nanocrystal (Si-nc) formation. Modeling of the system with rate equations has been done and excitation cross-sections for both Si-nc and Er3+ ions have been extracted.

Hydrology, light and the use of organic and inorganic materials as structuring factors of biological communities in Mediterranean streams

Hydrological disturbances, light availability and nutrients are the most relevant factors determining the structure of the biological communities in Mediterranean rivers. While some hydrological disturbances are able to induce catastrophic effects, which may cause a complete reset in physical and biological conditions, continued enrichment or changes in light availability are factors leading to the progressive shift in the communities of autotrophs and heterotrophs in the systems. Primary production in Mediterranean streams shows relevant seasonal changes which mainly follows the variations in light availability. In most forested streams, the algal community is shade-adapted. Nutrient enrichment (especially phosphorus) leads to marked increases in primary production, but this increase is not lineal and there is a saturation of algal biomass even in the most enriched systems. The heterotrophs (bacteria, fungi) are related to the pattern of DOC availability (which most depends on the seasonal discharge and leaf fall dynamics) and to the available substrata in the stream. It has been repeatedly observed that shorttime increases of extracellular enzyme activities are related to the accumulation of autochthonous (algal) and/or allochthonous (leaves) organic matter on the streambed during spring and summer, this being more remarkable in dry than in wetter years. Flow reduction favours detritus concentration in pools, and the subsequent increase in the density and biomass of the macroinvertebrate community. In Mediterranean streams collectors are accounting for the highest density and biomass, this being more remarkable in the least permanent systems, in accordance with the effect of floods on the organic matter availability. Nutrients, through the effect on the primary producers, also affect the trophic food web in the streams by favouring the predominance of grazers

Optical Characterization of Organic Gain Materials for UV-emitting Hybrid Complex Coupled VCSELs

In this thesis, optical gain measurement setup based on variable stripe length method is designed, implemented and improved. The setup is characterized using inorganic and organic samples. The optical gain of spiro-quaterphenyl is calculated and compared with measurements from the setup. Films with various thicknesses of spiro-quaterphenyl, methoxy-spiro-quaterphenyl and phenoxy-spiro-quaterphenyl are deposited by a vacuum vapor deposition technique forming asymmetric slab waveguides. The optical properties, laser emission threshold, optical gain and loss coefficient for these films are measured. Additionally, the photodegradation during pumping process is investigated.

Optical properties of red, green and blue emitting rare earth benzenetricarboxylate compounds

Red, blue and green emitting rare earth compounds (RE(3+) = Eu(3+), Gd(3+) and Tb(3+)) containing the benzenetricarboxylate ligands (BTC) [hemimellitic (EMA), trimellitic (TLA) and trimesic (TMA)] were synthesized and characterized by elemental analysis, complexometric titration, X-ray diffraction patterns, thermogravimetric analysis and infrared spectroscopy. The complexes presented the following formula: [RE(EMA)(H(2)O)(2)], [RE(TLA)(H(2)O)(4)] and [RE(TMA)(H(2)O)(G)], except for Tb-TMA compound, which was obtained only as anhydrous. Phosphorescence data of Gd(3+)-(BTC) complexes showed that the triplet states (T) of the BTC(3-) anions have energy higher than the main emitting states of the Eu(3+) ((5)D(0)) and Tb(3+) ((5)D(4)), indicating that BTC ligands can act as intramolecular energy donors for these metal ions. The high values of experimental intensity parameters (Omega(2)) of Eu(3+)-(BTC) complexes indicate that the europium ion is in a highly polarizable chemical environment. Based on the luminescence spectra, the energy transfer from the T state of BTC ligands to the excited (5)D(0) and (5)D(4) levels of the Eu(3+) and Tb(3+) ions is discussed. The emission quantum efficiencies (eta) of the (5)D(0) emitting level of the Eu(3+) ion have been also determined. In the case of the Tb(3+) ion, the photoluminescence data show the high emission intensity of the characteristic transitions (5)D(4) -> (7)F(J) (J=0-6), indicating that the BTC ligands are good sensitizers. The RE(3+)-(BTC) complexes act as efficient light conversion molecular devices (LCMDs) and can be used as tricolor luminescent materials. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Mercury Redox Chemistry in the Negro River Basin, Amazon: The Role of Organic Matter and Solar Light

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Mechanical properties of wood from Pinus sylvestris L. treated with Light Organic Solvent Preservative and with waterbone Copper Azole

El objetivo del estudio es determinar el efecto de tratamiento de la madera de Pinus sylvestris con sustancias protectoras en las propiedades mecánicas. Para ello se utilizan 40 muestras de madera libre de defectos de Pinus sylvestris L. tratándose con protectores orgánicos (Vacsol Azure WR 2601) 50 con protectores hidrosolubles (Tanalith E 3492) y 40 muestras de control sin tratamiento. Se evaluó la resistencia mecánica a la flexión estática, módulo de elasticidad y la fuerza de compresión paralela a la fibra fueron comparados con madera no tratada. El análisis de regresión entre la penetración y la fuerza de compresión paralela se realizó con las muestras tratadas con conservante a base de agua. Resultados principales: Los resultados indican que la madera tratada (con cualquiera de los productos) presenta un aumento estadísticamente significativo de la resistencia mecánica en todas las tres características mecánicas. Los resultados obtenidos difieren de estudios anteriores llevada a cabo por otros autores. No hubo correlación entre la resistencia a la compresión en paralelo y el grado de impregnación de la madera con base de agua de cobre azoles. La explicación más probable para estos resultados se refiere a cambios en la presión durante el tratamiento. El uso de muestras de control no tratadas en lugar de las muestras tratadas sólo con agua es más probable para producir resultados significativos en los estudios de resistencia mecánica . La investigación pone de relieve que la madera tratada presenta un aumento estadísticamente significativo en el Modulo de Elasticidad, módulo de rotura a la flexión estática y resistencia a la compresión paralela. No hubo correlación entre la resistencia a la compresión en paralelo y el grado de impregnación con conservante hidrosoluble.

Influence of Granulometry and Organic Treatment of a Brazilian Montmorillonite on the Properties of Poly(styrene-co-n-butyl acrylate)/Layered Silicate Nanocomposites Prepared by Miniemulsion Polymerization

The influence of granulometry and organic treatment of a Brazilian montmorillonite (MMT) clay on the synthesis and properties of poly(styrene-co-n-butyl acrylate)/layered silicate nanocomposites was studied. Hybrid latexes of poly(styrene-co-butyl acrylate)/MMT were synthesized via miniemulsion polymerization using either sodium or organically modified MMT. Five clay granulometries ranging from clay particles smaller than 75 mu m to colloidal size were selected. The size of the clay particles was evaluated by Specific surface area measurements (BET). Cetyl trimethyl ammonium chloride was used as an organic modifier to enhance the clay compatibility with the monomer phase before polymerization and to improve the clav distribution and dispersion within the polymeric matrix after polymerization. The sodium and organically modified natural clays as well as the composites were characterized by X-ray diffraction analysis. The latexes were characterized by dynamic light scattering. The mechanical, thermal, and rheological properties of the composites obtained were characterized by dynamical-mechanical analysis, thermogravimetry, and small amplitude oscillatory, shear tests, respectively. The results showed that smaller the size of the organically modified MMT, the higher the degree of exfoliation of nanoplatelets. Hybrid latexes in presence of Na-MMT resulted in materials with intercalated structures. (C) 2009 Wiley, Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 112: 1949-1958, 2009

Design of microchannel free-space optical interconnects based on vertical-cavity surface-emitting laser arrays

We investigate the design of free-space optical interconnects (FSOIs) based on arrays of vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs), microlenses, and photodetectors. We explain the effect of the modal structure of a multimodeVCSEL beam on the performance of a FSOI with microchannel architecture. A Gaussian-beam diffraction model is used in combination with the experimentally obtained spectrally resolved VCSEL beam profiles to determine the optical channel crosstalk and the signal-to-noise ratio (SNR) in the system. The dependence of the SNR on the feature parameters of a FSOI is investigated. We found that the presence of higher-order modes reduces the SNR and the maximum feasible interconnect distance. We also found that the positioning of a VCSEL array relative to the transmitter microlens has a significant impact on the SNR and the maximum feasible interconnect distance. Our analysis shows that the departure from the traditional confocal system yields several advantages including the extended interconnect distance and/or improved SNR. The results show that FSOIs based on multimode VCSELs can be efficiently utilized in both chip-level and board-level interconnects. (C) 2002 Optical Society of America.

Effects of light and temperature on isoprene emission at different leaf developmental stages of eschweilera coriacea in central Amazon

Isoprene emission from plants accounts for about one third of annual global volatile organic compound emissions. The largest source of isoprene for the global atmosphere is the Amazon Basin. This study aimed to identify and quantify the isoprene emission and photosynthesis at different levels of light intensity and leaf temperature, in three phenological phases (young mature leaf, old mature leaf and senescent leaf) of Eschweilera coriacea (Matamatá verdadeira), the species with the widest distribution in the central Amazon. In situ photosynthesis and isoprene emission measurements showed that young mature leaf had the highest rates at all light intensities and leaf temperatures. Additionally, it was observed that isoprene emission capacity (Es) changed considerably over different leaf ages. This suggests that aging leads to a reduction of both leaf photosynthetic activity and isoprene production and emission. The algorithm of Guenther et al. (1999) provided good fits to the data when incident light was varied, however differences among E S of all leaf ages influenced on quantic yield predicted by model. When leaf temperature was varied, algorithm prediction was not satisfactory for temperature higher than ~40 °C; this could be because our data did not show isoprene temperature optimum up to 45 °C. Our results are consistent with the hypothesis of the isoprene functional role in protecting plants from high temperatures and highlight the need to include leaf phenology effects in isoprene emission models.

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.