Interactions microbiennes avec l’hydrogène naturel dans les écosystèmes associés à la serpentinisation – HYDROGENOMIC

Les fluides riches en hydrogène (H2) libérés par les sources hyperalcalines associées à la serpentinisation représentent une opportunité unique pour explorer la production d’H2 naturel, considéré comme une source importante d’énergie naturelle et décarbonée potentiellement exploitable. En subsurface et plus particulièrement en milieu ultramafique, l’H2 est la principale source d’énergie pour les microorganismes, qui pourraient en retour impacter son flux et son temps de séjour des profondeurs à la surface (à des T < 100°C). Les microorganismes qui consomment ou produisent de l’H2 ont été documentés dans plusieurs systèmes associés à la serpentinisation dans le monde. Cependant, leurs interactions et leurs contributions au devenir de l’H2 dans ces systèmes restent largement méconnues.
Le projet de recherche HYDROGENOMIC vise à évaluer et à comprendre le rôle des microorganismes dans la régulation des concentrations d’H2 et son devenir dans plusieurs sources hyperalcalines (considérées comme des fenêtres ouvertes sur la biosphère de subsurface). Notre recherche expérimentale se focalisera sur deux sites hyperalcalins montrant des concentrations d’H2 différentes (massif de Voltri, Italie ; Baie de Prony, Nouvelle-Calédonie). Nous déchiffrerons les métabolismes, adaptations et interactions inter-espèces des microorganismes, et les relierons à la biogéochimie de l’H2 en réalisant des incubations sur le terrain et des expériences en laboratoire combinant des approches complémentaires culturales, de tri en cytométrie en flux et omiques, couplées à des analyses bio-informatiques avancées, pour enrichir, isoler et caractériser les microorganismes indigènes actifs. Les données obtenues dans ce projet seront comparées à celles déjà obtenues par notre consortium dans deux autres sites (massif de Ronda, Espagne ; Bulqizë, Albanie), pour caractériser le métabolisme H2 et les interactions des acteurs microbiens clés à partir de ces écosystèmes uniques.
En reliant l'activité des microorganismes (pour la plupart incultivés) originaires des systèmes associés à la serpentinisation avec leur rôle dans la production et la consommation d’H2, nous répondrons aux principales questions scientifiques qui freinent actuellement les progrès de l'exploration géologique de l’H2 naturel, à savoir : 1) pourquoi la concentration en H2 varie dans différentes sources d’une seule formation ultrabasique, 2) Existe-t-il des facteurs abiotiques ou biotiques spécifiques empêchant la consommation d’H2 et favorisant ainsi son accumulation. Le projet fournira aussi des connaissances cruciales sur les hydrogénotrophes de subsurface, nécessaires pour optimiser le stockage souterrain de l’H2 dans les réservoirs naturels et aborder des questions plus fondamentales sur l’un des métabolismes les plus primitifs de la vie sur Terre.