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Le rôle des microbes dans la dégradation de la matière humique

Des biologistes financés par l'UE ont étudié la contribution des micro-organismes à la décomposition de la matière humifère dans les écosystèmes d'eau douce afin de mieux comprendre les espèces et les mécanismes impliqués. Les scientifiques ont utilisé des technologies de séquençage de pointe pour étudier la diversité génomique et métabolique dans deux environnements lacustres différents.
Le rôle des microbes dans la dégradation de la matière humique
Les substances humiques (SH) sont constituées d'un mélange de polymères complexes formés dans le sol, de sédiments et d'eaux naturelles résultant de la transformation bio- et physicochimique de la biomasse végétale dans un processus connu sous le nom d'humification, ou formation de l'humus. Dans les écosystèmes d'eau douce, les SH représentent une importante source de carbone et d'énergie, et compte pour près de 80% des puits totaux de carbone organique dissous (COD).

Le projet HUMADE («Structural and functional biodiversity of humic matter degrading freshwater microbial communities») s'est penché sur les enzymes utilisées par les micro-organismes pour la dégradation des SH dans l'écosystème d'eau douce. On supposait que les SH ne peuvent être décomposées par des réactions simples, mais nécessitaient au contraire un grand nombre d'enzymes différentes.

Les partenaires du projet ont étudié les communautés microbiennes de deux lacs situés dans la même région au Nord-est de l'Allemagne. Le lac Stechlin est grand mais peu productif en termes de matière organique formée, et sa teneur en COD est faible. En revanche, le lac Grosse Fuchskuhle est une petite étendue d'eau peu profonde située à côté d'une tourbière, et se caractérise ainsi par de fortes concentrations en COD.

Les scientifiques ont extrait des acides nucléiques à partir d'échantillons prélevés dans les deux lacs et les étudient à l'aide de la technologie d'échantillonnage de prochaine génération en vue de réaliser une analyse comparative entre les habitats aérobies et anaérobies. Les biologistes ont également séquencé les génomes de souches bactériennes que l'on soupçonne d'être impliquées dans le brassage des SH dans l'eau douce.Les échantillons de bactéries comprenaient un isolat génétique du genre Polynucleobacter du lac Grosse Fuchskuhle et deux isolats génétiques du genre Sphingomonas du lac Stechlin. Polynucleobacter est extrêmement abondante en eau douce et supporte les rayons ultraviolets et l'oxygène réactif produit par les espèces à la suite de la photolyse induite par la matière organique, dont les SH. Les deux isolats de Sphingomonas ont indiqué une dégradation active des SH dans les expériences en laboratoire et semblaient être capable d'effectuer une photosynthèse aérobie-anoxygénique, où l'énergie lumineuse est captée et convertie en adénosine triphosphate (ATP) sans produire d'oxygène, en présence d'oxygène. Cette source d'énergie pourrait être une solution permettant à ces organismes d'obtenir de l'énergie supplémentaire pour la décomposition des polymères complexes.

Les résultats du projet HUMADE ont fourni une description détaillée de la diversité microbienne et de l'activité impliquée dans le cycle des SH en eau douce. Ces travaux aideront donc les scientifiques à comprendre les mécanismes biologiques impliqués dans la dégradation des polymères complexes dans des environnements d'eau douce.

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