Adaptations moléculaires à des conditions multi-extrêmes : approches interdisciplinaires pour l'exploration des écosystèmes microbiens dans la depression de Danakil (région Afar, Ethiopie)

par Jodie Belilla

Projet de thèse en Sciences de la vie et de la santé

Sous la direction de Purificacion Lopez-garcia.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Structure et Dynamique des Systèmes Vivants , en partenariat avec ESE Écologie, Systématique et Évolution (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2016 .


  • Résumé

    La dépression de Danakil située dans la région d'Afar en Ethiopie est un endroit unique abritant des environnements parmi les plus extrêmes de la Terre. A la confluence de 3 plaques tectoniques dans le rift Est African (Point Triple de l'Afar), la Dépression d'Afar est un des deux seuls endroits sur Terre (avec Islande) où la ride océanique émerge à la surface. De l'activité du rift (1 à 2 cm par an) résulte une haute activité sismique et volcanique, qui est souvent accompagnée par la présence de nombreuses sources hydrothermales, notamment au niveau du dôme de Dallol . Ces caractéristiques font de ce site un analogue potentiel de la Terre primitive. Avec une température moyenne journalière de 34°C, cet endroit est considéré comme le plus chaud sur Terre. Avec le temps, l'eau de mer enclavée dans la zone par l'activité tectonique s'évapore, laissant derrière elle des dépôts d'évaporite que des caravanes de sel exploitent depuis des millénaires, tout comme des lacs hypersalins dont certains possèdent des cheminées hydrothermales ce qui conduit à une rare combinaison de conditions extrêmes (ex : lac Afrera, lac Assalé). Le site a été étudié par des géologistes à la fois pour son importance dans la compréhension des plaques tectoniques et pour les ressources minières qui s'y trouvent. Toutefois, malgré que ce site puisse représenter un intéressant réservoir de la biodiversité extrêmophile et malgré l'intérêt paléontologique de l'ensemble de la région d'Afar, qui contient parmi les anciennes traces d'hominidés, le site est essentiellement délaissé d'un point de vue de l'étude des microorganismes extrêmophiles et des potentielles traces fossiles. Objectifs : Nous proposons un projet de recherche interdisciplinaire à la frontière entre la Biologie et les Sciences de la Terre avec les principaux objectifs suivants : 1)Etudier la diversité microbienne dans l'environnement multi-extrême de Danakil et caractériser les nouvelles lignées microbiennes dans l'Arbre de la Vie 2)Comprendre quelles sont les stratégies moléculaires utilisées de la vie pour s'adapter à des environnements multi-extrêmes 3)Initier l'étude des interactions microorganismes-minéraux et identifier les signatures fossiles des microorganismes afin d'améliorer l'interprétation du registre fossile

  • Titre traduit

    Molecular adaptations to multi-extreme conditions: interdisciplinary approaches to explore microbial ecosystems in the Danakil depression (Afar region, Ethiopia)


  • Résumé

    The depression of Danakil is a potential modern analog of Primitive Earth at the Afar region in Ethiopia, which is one of the most unique and extreme environments on Earth. At the confluence of three tectonic plates in the East African rift (Triple Afar Junction), the Afar Depression is one of two places (together with Iceland) on Earth where a mid-ocean ridge can be studied on land. The rifting activity (1-2 cm per year) results in high seismic and volcanic activity, which is often accompanied by the presence of many hydrothermal springs, notably at the Dallol mound. With an average daily temperature of 34°C, it is considered the hottest place on Earth. Over time, the seawater enclosed in the area as a result of tectonic activity evaporated, leaving extensive evaporite deposits that salt caravans have exploited during millennia, as well as hypersaline lakes, some of which also bear hydrothermal vents in a rare combination of extreme conditions (e.g. lake Afrera, lake Assalé). The site has been studied by geologists both for its importance for understanding plate tectonics and for the interest of its mineral resources. However, despite its potential interest as reservoir for extremophile biodiversity and despite the paleontological interest of the general Afar area, which harbors some of the oldest hominid remains, this site is essentially unstudied from the point of view of extremophilic microorganisms and their potential fossil traces. Objectives : We propose an interdisciplinary research project at the boundary between biology and Earth sciences with the following major objectives: 1) To study microbial diversity in the multi-extreme environment of Danakil and to characterize new microbial lineages in the Tree of Life. 2) To understand life strategies to cope with multiple extreme conditions and get insights on the underlying molecular mechanisms for multi-extremophile adaptation. 3) To initiate studies of mineral-microbe interactions and to identify microbial fossil biosignatures in minerals that help interpret the ancient fossil record.