Exploration de la diversité microbienne des environnements extrêmes

Objectifs scientifiques pour la période 2008-2011

Au cours de ces quinze dernières années, un effort considérable d’isolement a conduit à la description de nombreuses espèces nouvelles thermophiles et hyperthermophiles, appartenant aux domaines des Archaea et des Bacteria, et impliquées dans la plupart des grands cycles biogéochimiques.

En complément de l’approche culturale, les analyses moléculaires d’échantillons de cheminées hydrothermales ont mis en évidence une diversité importante. Parmi les phyla identifiés, on trouve des espèces déjà connues et décrites mais également beaucoup d’espèces non encore cultivées, ainsi que des espèces appartenant à des phyla pour lesquels il n’existe aucun représentant cultivé connu et dont la fonction dans l’écosystème ne peut donc être inférée. Ce sont ces derniers groupes qui suscitent le plus grand intérêt et pour lesquels le retour aux approches culturales demeure prioritaire. Poursuivre l’étude de la diversité microbienne des sources hydrothermales est donc nécessaire dans la mesure où la phase d’exploration des dorsales et des bassins arrière-arc est loin d’être achevée. Toutefois, compte tenu des moyens du laboratoire, il nous a paru judicieux de poursuivre par des travaux plus ciblés.

Quatre points ont retenu notre attention ( cf. publications )

- Les micro-organismes impliqués dans le cycle du carbone, en l’absence de photosynthèse.
- Les micro-organismes associés à la crevette Rimicaris exoculata, dont l’abondance sur certaines cheminées de la dorsale médio-Atlantique n’a aujourd’hui pas d’explication.
- Les tapis bactériens très abondants sur le substratum, parfois associés aux peuplements de mollusques bivalves et dont la diversité est pratiquement inconnue.
- Les éléments génétiques mobiles (plasmides et virus)

Les marges continentales européennes s'étendent sur 15 000 km de l'Océan Arctique à la marge Ibérique, et de l'Ouest à l'Est Méditerranéen, à des profondeurs allant de 200 à 4 000 m. Ces zones abritent des ressources énergétiques, biologiques et minérales exploitables. On y trouve des écosystèmes très variés: fonds marins anoxiques, zones de fluides froids, hydrates de gaz, lacs profonds hypersalés. L'étude des marges a pour principal but l'inventaire des ressources, la compréhension du fonctionnement des écosystèmes et notamment la dynamique du carbone. Les travaux de l'UMR 6197 portent sur la diversité cultivable et non cultivable. Une attention particulière est accordée aux microorganismes responsables de la production et de la dégradation du méthane.

La découverte au cours des quinze dernières années de l'existence de populations microbiennes souterraines a conduit à réviser profondément notre vision de la biosphère. Les échantillons analysés sont très majoritairement issus des programmes internationaux ODP et IODP. Ils ont mis en évidence la présence de densités microbiennes non négligeables qui décroissent généralement avec la profondeur, et ce jusqu'à plusieurs centaines de mètres dans le plancher océanique. Les travaux de l'UMR 6197 ont porté sur des échantillons issus des legs 190 et 210 du programme ODP.

Sites d’intervention retenus  

ezembed

Les sources hydrothermales océaniques dont l’exploration de la diversité microbienne sera poursuivie par le LM2E sont localisées dans l’Atlantique et le Pacifique. L’exploitation des campagnes réalisées en 2005, 2006 et 2007 dans l’Atlantique sera poursuivie (EXOMAR 2005, MoMARETO 2006, SERPENTINE 2007, MoMARDREAM/NAUT 2007). En outre de nouvelles actions sur le terrain seront entreprises
Dans l’Atlantique, la zone des Açores sera privilégiée compte tenu du chantier pluridisciplinaire d’observatoire fonds de mer MoMAR auquel le LM2E est associé. Le site «Lucky Strike» favorable à l’étude des tapis microbiens et les sites «Rainbow» et « Achadze » en contexte de roches ultra-basiques seront privilégiés. Dans le Pacifique, le laboratoire sera maître d’oeuvre (chef de projet: D. Prieur, chef de mission: A. Godfroy) de la campagne BIG (2009 ou 2010) dans le bassin de Guaymas (Golfe de Californie) dans lequel sont présents à la fois des sites hydrothermaux et des sites de suintements froids. L’intérêt particulier de cette zone est l’existence d’une épaisse couverture sédimentaire, au travers de laquelle percolent les fluides hydrothermaux.
Pour les marges océaniques, les travaux se dérouleront dans le cadre du programme européen HERMES dont le LM2E est partenaire. Outre la campagne VIKING qui a eu lieu en 2006 en mer de Norvège et dont l’exploitation se poursuivra jusqu’en 2008, la campagne MEDECO réalisée en octobre-novembre 2007 a permis d’échantillonner des volcans de boues et des suintements froids en Méditerranée orientale. Au delà de ce programme restreint aux eaux européennes, des actions sont prévues au large de l’Afrique occidentale sur des sites partiellement explorés ces dernières années par le laboratoire (site REGAB).
L’étude des sédiments marins profonds réclame une logistique beaucoup plus lourde mise en place par le programme international IODPainsi que par le programme européen ECORD, et permettant en l’utilisation de navires foreurs (Joides Resolution pour les USA, Chikyu pour le Japon). L'UMR 6197 projette d'analyser des échantillons de campagnes IODP déjà programmées et est associée à deux projets soumis à évaluation.