Etude des bactéries oxydantes du fer dans les aquifères hétérogènes : rôle dans le fonctionnement biogéochimique des zones d'interface

par Lorine Bethencourt

Thèse de doctorat en Sciences de la terre et de l’environnement

Sous la direction de Luc Aquilina et de Alexis Dufresne.

Soutenue le 26-06-2019

à Rennes 1 , dans le cadre de EGAAL , en partenariat avec Universite Bretagne Loire (ComuE) , Géosciences (Rennes) (laboratoire) et de UMR 6553 - ECOBIO (Rennes) (laboratoire) .


  • Résumé

    Les bactéries de la famille des Gallionellaceae (β-proteobacteria) oxydent le fer dissous à pH neutre pour alimenter leur métabolisme énergétique. Ces bactéries sont endémiques des habitats microaérobies, où elles peuvent rivaliser avec l'oxydation abiotique rapide du fer par l'oxygène. Elles sont ainsi retrouvées généralement dans les zones d’interfaces entre l’atmosphère et un compartiment anoxique riche en fer, tel qu’une résurgence d’eau souterraine. Pourtant ces cinq dernières années, de plus en plus d’études attestent de la présence des Gallionellaceae en profondeur dans certains milieux souterrains, à des profondeurs où ils sont généralement considérés comme anoxiques. Dans plusieurs de ces milieux, comme par exemple certains aquifères du massif armoricain (Bretagne, France), les Gallionellaceae semblent même dominer les communautés microbiennes présentes. Cela suggère que non seulement il existe des zones d’interface en profondeur dans ces aquifères entre un compartiment contenant de l’oxygène et un compartiment anoxique riche en fer, mais aussi que ces zones d’interfaces peuvent avoir un rôle prépondérant dans le maintien des populations microbiennes en profondeur. L’objectif de cette thèse était ainsi d’explorer la diversité et l’écologie des Gallionellaceae au sein des milieux souterrains, afin de mieux comprendre le fonctionnement biogéochimique global de ces milieux. Une approche pluridisciplinaire, faisant intervenir des analyses métagénomiques et hydrogéochimiques, a été privilégiée pour répondre à cet objectif.

  • Titre traduit

    Study of iron-oxidising bacteria in heterogeneous aquifers : role in the biogeochemical processes in interface zones


  • Résumé

    Bacteria of the Gallionellaceae family (β-proteobacteria) oxidise dissolved iron at circumneutral pH to fuel their energy metabolism. These bacteria are endemic of microaerobic habitats, where they can outcompete the rapid abiotic oxidation of iron with oxygen. They are thus generally found in the interface areas between the atmosphere and an anoxic iron-rich compartment, such as a resurgence of groundwater. However, in the last five years, several studies have shown the presence of Gallionellaceae at depth in some subsurface environments, at depths where they are generally anoxic. In several of these environments, such as some aquifers in the Armorican basement (Brittany, France), Gallionellaceae even seem to dominate the microbial communities. This suggests (i) that there are deep interface zones in these aquifers between an oxygen-containing compartment and an anoxic iron-rich compartment, and (II) that these interface zones can have a major role in maintaining microbial populations at depth. The objective of this thesis was to explore the diversity and the ecology of Gallionellaceae bacteria in these subsurface environments, for uncover their overall biogeochemical functioning. A multidisciplinary approach, involving metagenomic and hydrogeochemical analyses, was used to achieve this objective.


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