Dynamiques des communautés microbiennes dans les interfaces redox de la subsurface continentale

Soutenance de thèse de Mélissa Garry (Université de Rennes, Géosciences Rennes, OSUR)

Dynamiques des communautés microbiennes dans les interfaces redox de la subsurface continentale
Mardi 5 décembre 2023, 14h30
Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR) - Campus de Beaulieu, Bâtiment 14B, Salle de conférence

Titre complet : Dynamiques des communautés microbiennes dans les interfaces redox de la subsurface continentale: diversité, biomasse, métabolismes et cinétiques biogéochimiques La soutenance sera également accessible en visioconférence : [[https://univ-rennes1-fr.zoom.us/j/93200548960](https://univ-rennes1-fr.zoom.us/j/93200548960)](https://univ-rennes1-fr.zoom.us/j/93200548960) ID de réunion: 932 0054 8960 Le jury est composé de: Rapporteurs : Karim BENZERARA DR CNRS, UPMC, Sorbonne Université Ludwig JARDILLIER PR, IDEEV, Université Paris-Saclay Examinateurs : Joaquin JIMENEZ-MARTINEZ CR, ETH-Zürich Céline PISAPIA MC, IPGP Anniet LAVERMAN DR CNRS, Université de Rennes Directeurs de thèse : Tanguy LE BORGNE Physicien CNAP, Université de Rennes Alexis DUFRESNE CR CNRS, Université de Rennes Hervé TABUTEAU CR CNRS, Université de Rennes Invité : François PEAUDECERF Chaire Professeur Junior, Université de Rennes Résumé : L'hétérogénéité de la subsurface continentale favorise le mélange d'eaux souterraines de signatures biogéochimiques distinctes, créant des hotspots microbiologiques. Dans les interfaces oxique-anoxiques, des hotspots de bactéries microaérophiles se traduisent par la formation de tapis microbiens orangés, riches en bactéries ferro-oxydantes (FeOB). Dans les milieux souterrains, plusieurs études de diversité sur ces FeOB ont montré l’abondance de la famille des Gallionellaceae, des bactéries chimiolithoautotrophes qui produisent beaucoup de biomasse. Cette thèse porte sur la diversité et l’activité de ces bactéries, leur influence sur la cinétique des réactions et leur production de biomasse au sein des environnements de gradients redox qui constituent leurs habitats. Pour reproduire les conditions optimales de croissance de cette communauté microbienne, un traçage réactif à l’oxygène a été réalisé et les réponses microbienne et géochimique ont été suivies. En laboratoire, des expériences avec des faibles concentrations en O2 ont permis de préciser la gamme de croissance de ces bactéries et de quantifier leur contribution à la production primaire. Pour en savoir plus sur la niche écologique de ces bactéries, la première FeOB issue de la subsurface continentale a été isolée et caractérisée. Ces travaux mettent en lumière l’effet de l’oxygène sur la dynamique de croissance de ces bactéries et suggèrent une capacité d'adaptation face aux variations environnementales et une aptitude à exploiter les ressources énergétiques dès leur disponibilité. Nos résultats montrent également les interactions des FeOB avec d'autres micro-organismes et leur rôle dans les cycles du C, Fe, S, et N. Mots clés : Biosphère profonde; Biomasse; Diversité microbienne; Eaux souterraines; Interfaces redox; Cycles biogéochimiques \--------------------------------------- Title: "Dynamics of microbial communities in redox interfaces of the continental subsurface: diversity, biomass, metabolisms and biogeochemical kinetics” Abstract: The heterogeneity of the continental subsurface favors the mixing of groundwater fluxes with distinct biogeochemical signatures, creating microbiological hotspots. In oxic-anoxic interfaces, hotspots of microaerophilic bacteria result with the orange microbial mat formations, rich in iron-oxidizing bacteria (FeOB). In underground environments, several diversity studies on these FeOB have shown the abundance of the Gallionellaceae family, chemolithoautotrophic bacteria producing a large quantity of biomass. This thesis focuses on the diversity and activity of these bacteria, their influence on the kinetics of reactions and their production of biomass within the redox gradient environments which constitute their habitats. To reproduce the optimal growth conditions of this microbial community, reactive oxygen tracer-test was carried out and the microbial and geochemical responses were monitored. In the laboratory, experiments with low O2 concentrations made it possible to specify the growth range of these bacteria and to quantify their contribution to primary production. To learn more about the ecological niche of these bacteria, the first FeOB from the continental subsurface was isolated and characterized. This work highlights the effect of oxygen on the growth dynamics of these bacteria and suggests a significant capacity for adaptation to environmental variations and an ability to exploit energy resources as soon as they become available. Our results demonstrate also interactions of FeOB with other microorganisms and their role in the cycles of C, Fe, S, and N. Keywords: Deep biosphere; Biomass; Microbial diversity; Groundwaters; Redox interfaces; Biogeochemical cycles