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Les Archaea sont des microorganismes dont l’implication dans les cycles biogéochimiques du carbone et de l’azote, entre autres, est aujourd’hui clairement identifiée. Cependant, la grande majorité des Archaea est encore non cultivable à ce jour, ce qui freine considérablement leur étude. Parmi elles, les Thaumarchaeota (Ta) représentent un phylum identifié en 2008. Caractérisées à l’origine par leur capacité à réaliser la première étape de l’oxydation de l’ammonium en nitrite, les Ta sont présentes dans un grand nombre d’environnements, aquatiques et terrestres. Les lipides archéens (di- et tétraéthers de glycérol) présentent une structure spécifique et peuvent être utilisés comme marqueurs d’environnement. Les températures de surface océaniques ou lacustres à différents temps géologiques peuvent ainsi être estimées à partir d’un indice (TEX86), basé sur la distribution des tetraéthers des Ta dans les sédiments. L’application de cet indice aux sols reste questionnable, les Ta ayant à ce jour été essentiellement étudiées en milieu aquatique. L’utilisation des tetraéthers comme marqueurs d’environnement dans les sols requiert donc une meilleure connaissance (i) des Ta terrestres et (ii) des mécanismes régulant la synthèse et la structure des lipides de ces microorganismes.
L’objectif de ce projet est de contraindre l’effet de la température sur les tétraéthers de Ta du sol. Dans un premier temps, nous étudierons l’impact de la température sur une des trois Ta du sol disponible en culture pure, Nitrososphaera viennensis. Ceci constitue un système puissant dans lequel la température est la seule variable. Sur cette souche, le profil lipidique sera déterminé entre 30 et 42 °C. Dans un second temps, nous réaliserons les mêmes expériences sur des cultures enrichies en Ta à partir de deux sols contrastés (organo-minéral et compost). Ce travail permettra d’élargir la gamme de températures testées, entre 30 et 65 °C, et de comparer la distribution lipidique obtenue sur la culture pure avec celle obtenue sur une communauté de plusieurs espèces, dont la diversité sera déterminée. Enfin, nous incuberons les deux sols en mésocosmes. L’évolution des profils lipidiques archéens sera alors suivie directement dans le sol, qui sera incubé aux mêmes températures que les enrichissements. Ce projet apportera des connaissances essentielles sur (i) la diversité lipidique et phylogénétique des Ta dans les sols et (ii) l’effet de la température sur les tetraéthers thaumarchéens. La démarche proposée, basée sur des systèmes de complexité progressive – souche pure, cultures d’enrichissement de Ta en milieu liquide et incubation de sols en mésocosme – est clairement originale. La combinaison des techniques de géochimie organique et de microbiologie constitue un autre point fort de ce travail, qui permettra d’évaluer l’applicabilité des tetraéthers de Ta comme marqueurs d’environnements en milieu continental.
Partenaires : Sylvie Collin (Evolution Paris-Seine), Frédéric Achille (MNHN), Sylvie Derenne (METIS)
Financement : Emergence Sorbonne Universités
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