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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eDNA profiling of mammals, birds, and fish of surface waters by mitochondrial metagenomics: application for source tracking of fecal contamination in surface waters.
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A CUCAITA, M PIOCHON, R VILLEMUR. (2021).
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F CAZA, PG JOLY DE BOISSEL, R VILLEMUR, S BETOULLE, Y ST-PIERRE. (2019).
Liquid biopsies for omics-based analysis in sentinel mussels.
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Dynamics of a methanol-fed marine denitrifying biofilm: 2—impact of environmental changes on the microbial community.
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G PAYETTE, V GEOFFROY, C MARTINEAU, R VILLEMUR. (2019).
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HAJJ-MOHAMAD, M., HACHAD, M., DESCHAMPS, G., SAUVÉ, S., VILLEMUR, R., BLAIS, M. A., PRÉVOST, M., & DORNER, S. (2019).
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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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Comparative Analysis of Denitrifying Activities of Hyphomicrobium nitrativorans, Hyphomicrobium denitrificans, and Hyphomicrobium zavarzinii,
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VILLEMUR, R., JUTEAU, P., BOUGIE, V., MÉNARD, J. & DÉZIEL, E. (2015)
Development of four-stage moving bed biofilm reactor train with a pre-denitrification configuration for the removal of thiocyanate and cyanate,
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VILLEMUR, R., IMBEAU, M., VUONG, M. N., MASSON, L. & PAYMENT, P. (2015)
An environmental survey of surface waters using mitochondrial DNA from human, bovine and porcine origin as fecal source tracking markers,
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Complete Genome Sequence of Hyphomicrobium nitrativorans Strain NL23, a Denitrifying Bacterium Isolated from Biofilm of a Methanol-Fed Denitrification System Treating Seawater at the Montreal Biodome,
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VILLENEUVE, C., MARTINEAU, C., MAUFFREY, F. & VILLEMUR, R. (2013)
Methylophaga nitratireducenticrescens sp. nov. and Methylophaga frappieri sp. nov., isolated from the biofilm of the methanol-fed denitrification system treating the seawater at the Montreal Biodome,
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The pentachlorophenol-dehalogenating Desulfitobacterium hafniense strain PCP-1,
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High absorption of endocrine disruptors by Hytrel: Towards the development of a two-phase partitioning bioreactor
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Hyphomicrobium nitrativorans sp. nov., isolated from the biofilm of a methanol-fed denitrification system treating seawater at the Montreal Biodome,
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Impact of water quality on the bacterial populations and off-flavours in recirculating aquaculture systems
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Complete Genome Sequences of Methylophaga sp. Strain JAM1 and Methylophaga sp. Strain JAM7
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Methylophaga nitratireducenticrescens sp. nov. and Methylophaga frappieri sp. nov. isolated from the biofilm of the methanol-fed denitrification system treating the seawater at the Montreal Biodome (Canada)
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Functional Diversity in the Denitrifying Biofilm of the Methanol-Fed Marine Denitrification System at the Montreal Biodome
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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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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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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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Heterogeneity between 16S ribosomal RNA gene copies borne by one Desulfitobacterium strain is caused by different 100-200 bp insertions in the 5 ‘ region
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Microbiological community structure of the biofilm of a methanol-fed, marine denitrification system, and identification of the methanol-utilizing microorganisms
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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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Use of eukaryotic mitochondrial DNA to differentiate human, bovine, porcine and ovine sources in fecally contaminated surface water
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Nitratireductor aquibiodomus gen. nov., sp nov., a novel alpha-proteobacterium from the marine denitrification system of the Montreal Biodome (Canada)
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