Soutenance d'HDR de Laurent TOFFIN

Microbiologie du cycle du méthane dans les sédiments marins profonds soumis à des migrations de fluides de fluides froids

Venez nombreux assister à la soutenance de thèse de Laurent TOFFIN. Rendez-vous au pôle numérique Brest-Iroise à 9 h 30.

RESUME

La quantité de méthane dans l’atmosphère augmente de façon extrêmement rapide et peut jouer un rôle important dans le changement climatique. La majorité du méthane est stockée dans les sédiments marins sous forme de gaz, dissous dans les eaux interstitielles ou piégè dans des clathrates de glace. Dans les sédiments marins, son origine est principalement microbienne car produit par des Archaea méthanogènes dans des sources profondes, et il migre dans les zones spécifiques d’émissions de fluides froids des marges continentales. Or seule une faible proportion de ce méthane atteint l’hydrosphère puis l’atmosphère, parce qu’il est consommé par un biofiltre efficace constitué d’Archaea anaérobies réalisant l’oxydation du méthane (ANME, ANaerobic MEthanotrophe). J’ai été recruté à Ifremer en mars 2006 dans le Laboratoire de Microbiologie des Environnement Extrêmes (LM2E, UMR6197) sur un poste de cadre de recherche en écologie microbienne portant sur “le cycle du méthane dans les écosystèmes sédimentaires au niveau des marges continentales”. Mes travaux de recherche de dix années d’activité exposés dans ce manuscrit d’Habilitation à Diriger des Recherche ont été :

• d’identifier des acteurs microbiens clés (méthanogène et méthanotrophe) impliqués dans les processus de genèse des fluides froids et riches en méthane dans les sédiments marins profonds de marges continentales
• de déterminer de facteurs biotiques et abiotiques importants qui contribuent à structurer ces communautés microbiennes.

Ces travaux ont été réalisés à partir d’écosystèmes caractérisés par des structures morphologiques typiques en fond de mer, i.e. volcans de boue sous-marins et pockmarks en Mer de Norvège et Mer Méditerranée (HERMES et HERMIONE), et sorties de fluides froids du bassin de Guaymas de la marge de Sonora (BIG). Ces travaux ont été soutenus par des programmes nationaux, européens et internationaux et 12 campagnes océanographiques. Ils ont été l’occasion d’assurer l’encadrement de stagiaires de licence, de DUT, de master, de cinq doctorants et d’un postdoctorant. Mes travaux ont été valorisés par quinze articles scientifiques, un chapitre d’ouvrage et la participation à de nombreux congrès nationaux et internationaux. La problématique méthane réside dans la difficulté de mesurer précisément ses émissions diffuses et de connaitre les sources et les puits. L’estimation des taux d’activité de méthanogenèse in situ et ex situ en conditions de carences nutritives, couplée à la détermination des biomasses microbiennes dans les sédiments marins d’un site atelier, soumis
à des migrations de fluides froids et riche gaz, est une étape importante pour affiner les bilans de méthane en milieu marin. Les événements de déstabilisation, catastrophiques ou diffus, des hydrates de méthane pourraient expliquer l’accroissement rapide des concentrations en méthane. Ainsi ces perturbations naturelles ou anthropiques (i.e. éruptions sous-marines de boue, de fluide et de gaz à partir de volcan de boue; glissements sédimentaires suite à la dissociation aléatoire des hydrates de méthane ou encore les pollutions d’hydrocarbures) introduisent la notion de résilience des communautés microbiennes dans ces écosystèmes dynamiques et fluctuants.