Expertises
Microbiologie environnementale , Diversité microbienne dans les bioprocédés
- Professeur titulaire
Centre Armand-Frappier Santé Biotechnologie
531, boul. des Prairies
Laval (Québec) H7V 1B7
CANADA
Intérêts de recherche
Étude de la diversité microbienne dans des bioprocédés
Plusieurs types de procédés biologiques ont été développés pour traiter des sols et sédiments, des effluents liquides et l’air. Bien que les paramètres physico-chimiques peuvent être contrôlés par les ingénieurs, la compréhension de ce qui se passe à l’intérieur du procédé reste trop souvent obscur. Par exemple, quels sont microorganismes impliqués dans ces bioprocédés, et quels sont leur abondance et leur état physiologique sont des questions en suspend. De plus, comment une population microbienne évolue durant un procédé en cours, et comment celle-ci répond aux différentes conditions ou à des stress restent à déterminer. Finalement, l’organisation spatiale des microorganismes ainsi que les interactions entre eux et avec la matrice ont besoin d’être comprises. La majorité des bioprocédés opèrent avec des communautés microbiennes complexes et non caractérisées. La recherche sur l’écologie de ces communautés reste difficile à cause du manque de méthodes d’analyses des microorganismes non-cultivables. L’utilisation d’outils moléculaires nous permet toutefois d’étudier avec plus de précision l’évolution de ces communautés microbiennes. Les recherches du professeur Villemur et de son équipe visent donc à évaluer le dynamique des communautés microbiennes associées aux procédés biologiques de dépollution à l’aide d’outils moléculaires. Ils utilisent ces outils pour identifier les microorganismes (séquences du gène 16S ribosomal) présents dans les bioprocédés, et pour développer des sondes ADN spécifiques pour la détection et le suivi de ces microorganismes par l’hybridation in situ. À l’aide de la microscopie à épifluorescence et confocale, il est possible d’observer les microorganismes d’intérêt directement dans leur environnement comme par exemple dans des biofilms. Par conséquent, les recherches permettront d’accroître les connaissances fondamentales en sachant comment les microorganismes fonctionnent dans les bioprocédés. Combinés aux paramètres physico-chimiques, ces connaissances permettront aux ingénieurs de mieux modéliser un procédé menant ainsi à un meilleur design de celui-ci à grande échelle. Ils pourront aussi prédire avec plus de précision le comportement du bioprocédé et d’intervenir plus rapidement lors d’un problème d’opération.
Biologie moléculaire des microorganismes responsables de la dégradation de produits polluants
Le déversement dans l’environnement de plusieurs produits chimiques provenant des activités agricoles, industrielles, municipales et domestiques au cours des dernières décennies a amené un grave problème de pollution. Plusieurs de ces produits tels les composés aromatiques auraient un pouvoir mutagène, tératogène et/ou carcinogène. Les méthodes conventionnelles de décontamination ou d’entreposage sont coûteuses et peu efficaces, occasionnant un besoin urgent de recourir à de nouvelles méthodes. Une de ces méthodes, la dégradation de ces produits par des microorganismes, offrirait une approche prometteuse à la décontamination de régions affectées. Il a été démontré que plusieurs souches bactériennes et plusieurs consortiums bactériens ont la capacité, soit en milieu aérobie ou anaérobie, de dégrader différents composés aromatiques tels les chlorophénols, les biphényl polychlorés (BPC), les produits phénoliques et les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP). Ces bactéries emploient différentes stratégies biochimiques pour déstabiliser et rompre le cycle benzénique des composés aromatiques; les molécules produites par cette rupture étant plus facilement assimilables. Le groupe de recherche en microbiologie de l’environnement a isolé plusieurs souches bactériennes aérobies et anaérobies responsables de la dégradation de produits aromatiques. Une des objectifs de recherche du professeur Villemur est de caractériser les gènes codant pour les enzymes responsables de la dégradation de produits aromatiques provenant de ces microorganismes en étudiant leur arrangement chromosomique, leur séquence et leur expression. De plus, le produit de ces gènes pourra être utilisé dans les études enzymatiques et structurales de ces protéines.
Fonctions et biographie
Le professeur Richard Villemur détient un Ph. D. (Biochimie, Université de Montréal, (1987) et a réalisé des études postdoctorales au Conseil National de Recherche du Canada à Halifax (1987-1989) et à l’Université du Minnesota (1990-1993). Il est professeur au Centre Armand-Frappier Santé Biotechnologie depuis 1993. Il est le spécialiste en biologie moléculaire du Groupe de Recherche en Microbiologie de l’Environnement.
Publications
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WHITEDUCK-LEVEILLEE, K., WHITEDUCK-LEVEILLEE, J., CLOUTIER, M., TAMBONG, J. T., XU, R., TOPP, E., ARTS, M. T., CHAO, J., ADAM, Z., LEVESQUE, C. A., LAPEN, D. R., VILLEMUR, R., TALBOT, G. & KHAN, I. U. (2015).
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High absorption of endocrine disruptors by Hytrel: Towards the development of a two-phase partitioning bioreactor
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A New Framework to Accurately Quantify Soil Bacterial Community Diversity from DGGE,
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A liquid chromatography – mass spectrometry method to measure (13)C-isotope enrichment for DNA stable-isotope probing
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Isolation of estrogen-degrading bacteria from an activated sludge bioreactor treating swine waste, including a strain that converts estrone to beta-estradiol
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Quantitative analysis of the relative transcript levels of four chlorophenol reductive Dehalogenase genes in Desulfitobacterium hafniense PCP-1 exposed to chlorophenols
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AUFFRET, M., PILOTE, A., PROULX, E., PROULX, D., VANDENBERG, G. & VILLEMUR, R. (2011)
Establishment of a real-time PCR method for quantification of geosmin-producing Streptomyces spp. in recirculating aquaculture systems
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Identification and characterization of a novel CprA reductive dehalogenase specific to highly chlorinated phenols from Desulfitobacterium hafniense strain PCP-1
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Dissimilatory reduction of nitrate in seawater by a Methylophaga strain containing two highly divergent narG sequences
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Universal mitochondrial PCR combined with species-specific dot-blot assay as a source-tracking method of human, bovine, chicken, ovine, and porcine in fecal-contaminated surface water
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Isolation of Streptomyces sp. PCB7, the first microorganism demonstrating high-affinity uptake of tropospheric H2
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Long-term storage conditions for carriers with denitrifying biomass of the fluidized, methanol-fed denitrification reactor of the Montreal Biodome, and the impact on denitrifying activity and bacterial population
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Occurrence and expression of crdA and cprA5 encoding chloroaromatic reductive dehalogenases in Desulfitobacterium strains
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Design optimization of a self-cleaning moving-bed bioreactor for seawater denitrification
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Molecular analysis of Desulfitobacterium frappieri pcp-1 involved in reductive dehalogenation of pentachlorophenol
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Desulfitobacterium hafniense is present in a high proportion within the biofilms of a high-performance pentachlorophenol-degrading, methanogenic fixed-film reactor
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Seawater denitrification in a closed mesocosm by a submerged moving bed biofilm reactor
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Analysis of the bacterial community inhabiting an aerobic thermophilic sequencing batch reactor (AT-SBR) treating swine waste. [Erratum to document cited in CA142:203547]
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Improving the biotreatment of hydrocarbons-contaminated soils by addition of activated sludge taken from the wastewater treatment facilities of an oil refinery
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Initial characterization of new bacteria degrading high-molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons isolated from a 2-year enrichment in a two-liquid-phase culture system
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rhlA is required for the production of a novel biosurfactant promoting swarming motility in Pseudomonas aeruginosa: 3-(3-hydroxyalkanoyloxy)alkanoic acids (HAAs), the precursors of rhamnolipids
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Purification, cloning and sequencing of an enzyme mediating the reductive dechlorination of 2,4,6-trichlorophenol from Desulfitobacterium frappieri PCP-1
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Occurrence of several genes encoding putative reductive dehalogenases in Desulfitobacterium hafniense/frappieri and Dehalococcoides ethenogenes
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Erratum: Occurrence of several genes encoding putative reductive dehalogenases in Desulfitobacterium hafniense/frappieri and Dehalococcoides ethenogenes (Canadian Journal of Microbiology (2002) 48 (697-706))
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