Identification et caractérisation fonctionnelle des communautés microbiennes en interaction avec les minéralisations hydrothermales

Identification and functional characterization of microbial communities interacting with hydrothermal mineralizations

• Auteur / Autrice : Sébastien Le Guellec
• Direction : Yves Fouquet, Erwan G. Roussel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance le 18/03/2019
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer et du littoral (Plouzané)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de microbiologie des environnements extrêmes (Plouzané, Finistère)
• Jury : Président / Présidente : Mohamed Jebbar
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yves Fouquet, Erwan G. Roussel, Mohamed Jebbar, François Guyot, Philippe Oger, Anne Postec, Aurore Gorlas
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : François Guyot, Philippe Oger

Mots clés

Mots clés contrôlés

Métallogénie

Écologie des bouches hydrothermales

Mots clés libres

Archaea

Hydrothermal

Thermococcales

Géomicrobiologie

Bioréacteur gas-lift

Hydrogène

Archaea

Hydrothermal

Thermococcales

Geomicrobiology

Gas-lift bioreactor

Hydrogen

Résumé

Les sources hydrothermales océaniques sont caractérisées par la formation de dépôts de sulfure massif d’associations minéralogiques complexes autour de la zone d’émission du fluide hydrothermal. La base de la chaîne trophique de ces écosystèmes est assurée par la production primaire chimio-synthétique des micro-organismes spécifiques à ces écosystèmes. L’objectif de ce travail de thèse était d’identifier et de caractériser le fonctionnellement de ces communautés microbiennes en interaction à l'interface entre la biosphère et la géosphère. Afin de répondre à cet objectif, des approches innovantes de colonisation ex situ de substrats naturels de sulfures massifs ont été réalisées grâce à des incubations en mésocosmes. Cinq incubations en bioréacteur Gas-lift ont été réalisées à partir de cheminées et de fluides prélevés sur trois champs hydrothermaux de l’Atlantique (Lucky Strike, Snake Pit et TAG). L’utilisation de fluide non filtré comme base minérale a permis l’enrichissement de micro-organismes originaux jusqu’alors non détectés dans les inventaires moléculaires. Dans l’ensemble, les minéraux associés à ces incubations ont été colonisés par des communautés d’hyperthermophiles dont la structure de population est similaire à celle des fractions liquides. De plus, un nouveau mécanisme de tolérance à l’H2 considéré jusqu’alors comme inhibiteur de la croissance chez les Thermococcales, a été décrit. Ce trait métabolique original constitue un élément pour comprendre leur distribution ubiquiste dans les écosystèmes hydrothermaux. Ces travaux permettent d’étendre nos connaissances sur la diversité hyperthermophile de ces écosystèmes.

Deep-sea hydrothermal vents are characterized by massive sulphide deposits composed of complex mineralogical associations around the hydrothermal fluidventing zone. The trophic chain in these ecosystems mainly relies on chemosynthetic primary production carried out by specific microorganisms. The aim of this work was identification and metabolic characterization of the microbial communities at the geosphere-biosphere interface. In order to achieve this objective, microbial colonization of natural massive sulphide substrates wasstudied using innovative ex situ mesocosm incubations. Five incubations in a gas-lift bioreactor were performed using samples of hydrothermal chimneys and fluids from three Mid-Atlantic Ridge hydrothermal vent fields (Lucky Strike,Snake Pit and TAG). The use of unfiltered hydrothermal fluid as a base mediumhas allowed the enrichment of original microorganisms previously undetected in molecular inventories. Population structures of hyperthermophilic communities in the liquid fractions and colonizing the mineral substrates were similar. Moreover, a new mechanism of tolerance to H2 in Thermococcales was described. This new metabolic trait could help to understand the wide distribution of Thermococcales in deep marine ecosystems. These results extend our knowledge of the microbial hyperthermophilic diversity of these ecosystems.