Etude du microbiome du tube digestif de Galleria Mellonella et rôle dans la dégradation du polyéthylène

Abstract

La production actuelle de 335 mégatonnes à l’année de matière plastique nécessite une optimisation cruciale des procédés de dégradation actuellement mis en place. Dans ce contexte, l’identification de nouvelles voies de biodégradation permettrait une baisse de la pollution actuelle par les déchets plastiques. Le polyéthylène représente actuellement le principal matériau plastique utilisé dans le monde. Le microbiome présent au sein du tube digestif des insectes suscite l’intérêt pour l’identification de bactéries et d’enzymes relatives à la dégradation. Certains modèles tels que Tenebrio molitor, Plodia interpunctella ou Galleria mellonella ont la capacité d’ingérer du polyéthylène. Il est donc porteur d’identifier la composition et le rôle qu’assure le microbiome intestinal dans ce processus. Ce travail s’inscrit dans cette thématique en prenant G. mellonella pour modèle biologique. Il a été possible de mettre au point une diète comprenant du polyéthylène à destination de larves de G. mellonella. Ensuite, une approche métagénomique a été développée pour caractériser le microbiome du tube digestif. Les Enterococcaceae et Oxalobacteraceae ont été identifiés comme familles bactériennes majoritaires. Les genres bactériens Citrobacter et Corynebacterium ont pu être associés à une diète comprenant du polyéthylène. Une réduction significative de la diversité phylogénétique microbienne a pu être déterminée lors de la consommation de polyéthylène. Dernièrement, une analyse fonctionnelle par métaprotéomique a été amorcée sur le microbiome. Ce travail offre une meilleure connaissance du microbiome du tube digestif de Galleria mellonella et permet de fixer une base pour les futures études en matière de biodégradation de polyéthylène sur base de la valorisation des micro-organismes du tube digestif des insectes .

The current plastic production reaching 335 megatons implies a crucial optimization of the degradation pathways. In this way, finding some new biodegradation processes could lead to a reduction of plastic pollution throughout the world. Polyethylene is the most used plastic in the world. Gut microbiota of insects is raising interest to identify plastic degrading bacteria and associated enzymes. Some entomological models such as Tenebrio molitor, Plodia interpunctella or Galleria mellonella have the ability to ingest and feed on polyethylene. Then, it is promising to identify the composition and the role of the gut microbiota in this process. This work takes part in this issue by investigating G. mellonella as a biological model. It has been possible to set up a specific diet with polyethylene incorporated therein in order to feed G. mellonella. Then, a metagenomic approach was developed to characterize the gut microbiota. Enterococcaceae and Oxalobacteraceae were found to be the major bacterial families. Citrobacter and Corynebacterium geni have been associated with the specific polyethylene diet. A significant decrease in phylogenetic diversity has been observed with polymer diet. Finally, a functional analysis by a metaproteomic approach has been initiated on the microbiota. This work allows a better understanding of the gut microbiota of G. mellonella and provide a basis for the further biodegradation study of polyethylene based on the micro-organism valorisation from insect guts.