Abstrait

Biotechnologie-2013 : Facteurs atténuant la toxicité du cadmium dans le champignon de la pourriture blanche - Kuber Bhainsa - Faculté de médecine de l'Université de Cincinnati

Kuber Bhainsa, Khajamohiddin Syed et Jagjit S. Yadav 

La co-contamination environnementale par des métaux lourds et des HAP pose un défi à la bioremédiation. Pour pouvoir dégrader les mélanges métaux-HAP, l'organisme biodégradant doit se trouver dans un état métaboliquement actif pour dégrader les HAP tout en étant capable de tolérer le ou les métaux co-contaminants. Dans cette optique, des études de tolérance ont été réalisées en utilisant du cadmium (Cd) et des HAP individuels, l'un après l'autre ainsi qu'ensemble. Le champignon de la pourriture blanche, Phanerochaete chrysosporium, connu pour avoir la capacité de dégrader les HAP, a été utilisé dans cette étude et la toxicité xénobiotique a été évaluée en termes d'inhibition de la croissance en mesurant le poids sec du mycélium. Le Cd à des concentrations supérieures à 0,1 mM a montré une inhibition de la croissance fongique de manière dose-établie, tandis que le HAP d'essai a montré un effet inhibiteur dans la plage de concentrations de 10 à 25 ppm selon le type de HAP. Le modèle d'inhibition de la croissance a observé l'ordre Pyrène> Phénanthrène> B(a)P. Chacun des polluants à leurs concentrations inhibitrices respectives a provoqué des changements dans le modèle de croissance de l'organisme avec une forme compacte en forme de perle. Apparemment, la co-exposition avec les HAP a atténué la toxicité du Cd, indiquant un effet protecteur des HAP. D'autre part, l'épuisement chimique du glutathion a accéléré la toxicité du Cd, suggérant un rôle important dans la tolérance au Cd chez P. chrysosporium. Le saut humain vers l'industrialisation et la vie confortable est un saut dans la pollution de l'environnement et par conséquent la détérioration de la santé humaine. L'environnement est pollué par les métaux lourds provenant des eaux usées industrielles pendant le traitement des métaux ainsi que par d'autres voies de pollution. En fait, toute activité commerciale utilisant des métaux a un problème d'élimination des métaux. La nature des métaux lourds est non biodégradable et chronique ; par conséquent, les stands environnementaux (sol et cadre aquatique) ne sont pas capables de se purifier de ces polluants toxiques. Les métaux lourds peuvent être divisés en métaux critiques qui comprennent le cuivre, le manganèse, le zinc et le fer, et les métaux non essentiels tels que le cadmium, le plomb, le mercure et le nickel. Le cadmium et le plomb sont inclus parmi les polluants prédominants en raison de leur toxicité élevée. Le cadmium est libéré dans l'environnement par l'intermédiaire des résidus miniers, des effluents des industries du textile, du cuir, de la tannerie, de la galvanoplastie et de la galvanisation, ainsi que des piles au cadmium. Les solutions aqueuses de cadmium ont été préparées en diluant une solution mère de Cd (II) à la mode (concentration 1000 mg L-1) obtenue en dissolvant Cd (NO3) 2,4 H2O dans de l'eau déionisée. Des dilutions propres ont été organisées pour chaque expérience. Cd (NO3) 2,4 H2O a été acheté auprès de Merck, Allemagne. La gélose au dextrose de pomme de terre (PDA), la gélose à l'extrait de malt (MEA) et le bouillon de dextrose de pomme de terre (PDB) ont été utilisés respectivement comme milieu solide et liquide. Les milieux PDA et MEA ont été achetés auprès de Merck, Allemagne. Le milieu PDB a été acheté auprès de Scharlau, Union européenne.L'eau déionisée a été utilisée dans toutes les expériences (TKA Smsrt2Pure, Allemagne). Toute la verrerie et le plastique de laboratoire ont été trempés dans du HNO3 de qualité technique 2 M, rincés à l'eau distillée et séchés à chaud pendant 2 heures, à 180 °C avant utilisation. La gamme de Cd dans les sols terrestres se situe entre 0,2 et 1,1 mg kgˉ1. Les concentrations de Cd les plus élevées (en mg kgˉ1) sont mentionnées pour les sols de la région des industries de transformation des métaux, par exemple, en Belgique, 1781; en Pologne, 270; et aux États-Unis, 1500. L'étude actuelle a déclaré sept champignons particulièrement tolérants. Ces champignons présentaient diverses stratégies de résistance au cadmium et ils avaient la capacité de séquestrer le cadmium des milieux liquides. Aspergilus versicolor différait considérablement dans son comportement nettoyant des autres champignons isolés dans cette étude. Le champignon a confirmé une capacité incroyable à se développer activement en présence de Cd et à réduire la concentration de cadmium à des niveaux moins toxiques. L'introduction d'Aspergilus versicolor en tant que biote charognard est la première étape de l'augmentation de ce champignon dans la science de la bioremédiation. Des efforts sont déployés pour rendre la bioremédiation techniquement/économiquement viable ; par conséquent, nous devons orienter notre intérêt vers l'exploitation de tout le potentiel du micro-organisme. La connaissance génétique de la technique d'absorption des métaux, la manipulation de la structure cellulaire, y compris l'autoclavage ou le séchage de la biomasse, et l'utilisation de traces de mélange sont des technologies modernes dans les études de biotraitement. Les concentrations de Cd des échantillons de sol utilisés dans cette étude étaient de 56,90 et 488,25 (mg kgˉ1sol) pour l'industrie du raffinage du plomb et l'entreprise de raffinage du zinc respectivement. Étant donné que des zones de déversement de déchets ont été choisies pour les échantillons de sol, il n'est pas surprenant que la teneur en Cd soit trop élevée. Français Les genres Aspergilus versicolor, Paecilomyces sp.G, Aspergillus fumigatus, Microsporum sp, Terichoderma sp, Paecilomyces sp.9 et Cladosporium sp ont confirmé les capacités de bioaccumulation de 7,313, 5,878, 5,243, 5,0,5, 4,557, 2,849 et 2,631 mg g?‹Â‰1 en vue de réduire la capacité. Le champignon à faible accumulateur est également devenu la souche la plus tolérante. Cependant, pour le reste des champignons, ce modèle n'a pas été maintenu. À l'exception de Paecilomyces sp.G qui semblait semi-accumulateur et semi-tolérant, Aspergillus fumigatus et Microsporum sp étaient quelques-uns des isolats sensibles ; cependant, il s'agissait de champignons modérément accumulateurs. Ces résultats suggèrent que le potentiel d'élimination n'est pas proportionnel au niveau de tolérance. Des observations comparables concernant le manque de corrélation entre la tolérance aux métaux et la capacité d'élimination ont été faites plus tôt. En effet, la capacité d'absorption était liée au type de mécanisme de tolérance des champignons. Dans les normes de biotraitement, le mécanisme de résistance et les techniques de remédiation des micro-organismes doivent être mis en évidence et les éléments que ces sujets ont en commun doivent être déterminés.Passer par des mécanismes de tolérance qui conduisent finalement à la découverte de nouvelles activités de bioabsorption (bioaccumulation et biosorption) est essentiel dans cette discipline. Une variété de techniques uniques d'accumulation de métaux ont été reconnues. Les propriétés physicochimiques des métaux et la structure corporelle de l'organisme ont toutes deux un impact sur l'absorption des métaux. On peut émettre l'hypothèse que la diminution de l'absorption dans les genres Cladosporium et Paecilomyces sp.9 a contribué au mécanisme de tolérance au rejet du cadmium utilisé par ce champignon. Biographie Kuber Bhainsa, Ph.D., est chercheur invité au Département de santé environnementale (DEH), Collège de médecine de l'Université de Cincinnati (UCCOM), parrainé par DBT-CREST AWARD, DBT, Gouvernement de l'Inde. bhainskr@ucmail.uc.edu