CE02 - Milieux et biodiversité : Terre vivante

Déterminants biogéochimiques de la formation des microbialites – Microbialites

Déterminants biogéochimiques de la formation des microbialites

MICROBIALITES est un projet interdisciplinaire à l’interface géologie-chimie-biologie pour comprendre le processus de formation des microbialites actuels de la nano- à la macro-échelle. Nous utilisons comme modèle principale d’étude des microbialites du lac Alchichica et d’autres lacs de cratère au Mexique, dans un but comparatif avec d’autres systèmes.

Objectifs du projet

Les objectifs plus concrets du projet sont : <br /> <br />1. Etudier, à micro-échelle, la précipitation de carbonates induites par des lignées microbiennes spécifiques. Nous explorons l’hypothèse que certaines cyanobactéries induisent la formation d’aragonite en favorisant localement la concentration de Ca2+ et l’augmentation d’alcalinité. <br /> <br />2. Etudier, au niveau local, comment les communautés microbiennes associées aux microbialites favorisent globalement la précipitation de carbonates. Nous explorons l’hypothèse que le bilan métabolique net des activités microbiennes exprimées lors des cycles jour/nuit favorise la précipitation de carbonates. <br /> <br />3. Etudier, à plus grande échelle, les facteurs qui déterminent la formation de microbialites dans différents écosystèmes. Nous explorons l’hypothèse que les paramètres abiotiques et la composition des communautés microbialitiques sont interdépendants et que cette relation opère dans l’ensemble des écosystèmes où des microbialites se forment.

Pour atteindre nos objectifs, nous combinons des analyses génomiques, métagénomiques et métatranscriptomiques de communautés microbiennes et des analyses chimiques, isotopiques, minéralogiques et d’imagerie à haute résolution de microbialites avec des analyses statistiques multivariées.

Nos premiers résultats sont :

- L’identification, reconstruction et analyse du génome et du métabolisme de Lithoflexus mexicanus, une nouvelle espèce quasi-clonale de Chloroflexi potentiellement biominéralisante associée aux microbialites de différente profondeur au lac Alchichica faisant la photosynthèse anoxygénique (Saghaï et al, Genome Biol Evol, 2020)

- L’identification d’un « core microbiome » en comparant la composition des communautés microbiennes des microbialites de 10 lacs mexicains (Iniesto et al, Environ Microbiol, sous presse)

- L’alcalinité des lacs mexicains possédant des microbialites corrèle avec leur abondance et caractère massif, ce qui autorise l’élaboration d’un scénario d’évolution chimique des lacs en parallèle d’une évolution de l’abondance, la composition minéralogique et chimique des microbialites (Zeyen et al, soumis)

- Finaliser les analyses détailles de caractérisation des échantillons récoltés lors de notre mission de terrain en 2019 (chimie, minéralogie, isotopes)
- Avancer dans les travaux actuellement en cours de métagénomique et métatranscriptomique comparative
- Initier des études comparatives avec des microbialites prélevés en contexte côtier en Sardaigne
- Analyses comparatives et élaboration d’un modèle synthétique de formation de microbialites

Articles scientifiques dans des revues à comité de lecture :

1. Saghaï A, Zivanovic Y, Moreira D, Tavera R, López-García P (2020) A novel microbialite-associated phototrophic Chloroflexi lineage exhibiting a clonal pattern along depth. Genome Biol Evol, 12: 1207–1216

2. Iniesto M, Moreira D, Reboul G, Deschamps P, Benzerara K, Bertolino P, Saghaï A, Tavera R, López-García P. Core microbial communities of lacustrine microbialites sampled along an alkalinity gradient. Environ Microbiol, in press.

3. Integrative analysis of the mineralogical and chemical composition of modern microbialites from ten Mexican lakes: what do we learn about their formation? Nina Zeyen, Karim Benzerara, Olivier Beyssac, Damien Daval, Jérôme Gaillardet, Christophe Thomazo, Rosaluz Tavera, Purificación López-García, David Moreira and Elodie Duprat. Soumis
Séminaires/conférences/communications : 2 internationaux, 7 nationaux

Actions de diffusion :
- 5 conférences grand publique/cours
- Participation au documentaire ‘Et si la Terre était unique ?’ par L. Lichtenstein filmé en partie lors de notre expédition au Mexique en 2019 - www.francetvpro.fr/france-5/communiques-de-presse/et-si-la-terre-etait-unique-41196103

Les stromatolites et, plus généralement les microbialites, sont des structures organosédimentaires formées sous l’influence de communautés microbiennes phylogénétiquement et fonctionnellement diverses en interaction avec des facteurs abiotiques. Ils constituent des reservoirs de C (en tant que biomasse et carbonates). Les stromatolites fossiles constituent les traces les plus anciennes de vie sur Terre (~3.7 Ga). Malgré cela, l’identité et les fonctions des microorganismes y associés et les conditions environnementales locales impliquées dans leur formation sont mal comprises. Nous proposons un projet interdisciplinaire à l’interface géologie-chimie-biologie pour comprendre le processus de formation des microbialites actuels de la nano- à la macro-échelle. Nous combinerons des analyses de type ‘omique’ avec des observations en (cryo)microscopie de haute résolution et des analyses morphologiques, minéralogiques et isotopiques sur des cultures dans des expériences de carbonatation et sur des microbialites naturels provenant de plusieurs écosystèmes d’eau douce (lacs mexicains de cratère) afin d’identifier les déterminants de la formation de ces structures.

Coordinateur du projet

Madame Purificacion Lopez-Garcia (Université Paris-Sud - Laboratoire Ecologie, systématique, évolution)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

UPSud ESE Université Paris-Sud - Laboratoire Ecologie, systématique, évolution
IMPMC Institut de Minéralogie, de Physique des Matériaux et de Cosmochimie
I2BC Institut de Biologie Intégrative de la Cellule
BIOGEOSCIENCES Université de Bourgogne

Aide de l'ANR 575 154 euros
Début et durée du projet scientifique : janvier 2019 - 48 Mois

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