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Une nouvelle approche pour l'évaluation des écosystèmes

L'évaluation du mouvement des nutriments à travers les écosystèmes est complexe. Or une méthode ingénieuse d'évaluation des isotopes dans les protéines pourrait aider à comprendre les cycles du carbone océanique et de l'azote.

Changement climatique et Environnement

La fixation de l'azote est en haute mer, la principale source d'azote et elle constitue un paramètre essentiel de la production organique primaire à la base de toute la chaîne alimentaire. Cette production est elle-même fortement liée aux échanges de dioxyde de carbone entre l'atmosphère et la mer au sein de laquelle il est consommé pour la production de biomasse et émis lors de la respiration des êtres vivants. Le fer peut également être un nutriment limitant pour la fixation d'azote et/ou la production primaire de matière organique, le fer océanique étant principalement obtenu par le dépôt des poussières sédimentaires. En réponse à l'avancée de la désertification et la modification de l'occupation des sols, les dépôts mondiaux de poussière sont devenus un sujet d'intérêt majeur au niveau international. Avec le soutien financier de l'UE, le projet PROTEON (Proteomic approaches to assess the oceanic nitrogen biogeochemistry) a développé une approche unique à haut débit permettant de lier l'activité métabolique des organismes à leur identité dans un échantillon donné. Cette analyse se base sur les isotopes naturels de carbone et d'azote, présents dans les protéines d'un écosystème donné. Deux cultures bactériennes ont permis de développer l'approche à haut débit qui est actuellement testée sur un échantillon provenant d'un lac méromictique (lac dont les différentes couches d'eau ne se mélangent pas). Les travaux préliminaires sur la communauté microbienne et le cycle du soufre de ce lac ont été publiés dans la revue Geobiology. La technique d'empreinte protéique par isotope stable (P-SIF, pour protein stable isotope fingerprinting) a pour l'instant été développée pour les isotopes du carbone. Les détails de ces travaux ont été publiés dans la revue à comité de lecture Analytical Chemistry. Les isotopes d'azote se sont révélés plus difficiles à analyser mais les travaux se poursuivent afin de résoudre certaines difficultés techniques. L'extraction des protéines de l'eau de mer est également au programme des chercheurs qui tenteront d'accroître la quantité de protéines injectées dans le système afin d'en augmenter la résolution et de pouvoir analyser les échantillons des eaux tropicales de l'Atlantique Nord recueillis lors d'une croisière. Les échantillons ont été collectés lors d'un voyage de recherche entre la Guadeloupe (Antilles françaises) et les îles du Cap vert (Afrique occidentale), et des sous-échantillons ont été analysés par rapport à la production en masse primaire et aux taux de fixation de N2 et la communauté prédominante de fixation de N2. Ces expériences ont été conduites parallèlement à des mesures de l'épaisseur de la poussière/aérosol, permettant ainsi une comparaison indirecte des taux de fixation de N2 à l'apport de poussière projetée dans l'Atlantique Nord tropical. La technique d'empreinte protéique développée par le projet constitue ainsi un outil précieux pour évaluer le lien entre les différents microorganismes marins et leur rôle au sein de l'écosystème. Il permet l'étude d'organismes auparavant inconnus, qui pourraient avoir une importance cruciale pour la compréhension des processus biogéochimiques de l'environnement et l'évaluation des changements en termes d'occupation des sols.

Mots‑clés

Écosystème, carbone océanique, cycle de l'azote, dépôt de la poussière, méromictique, cycle du soufre, PROTEON, empreinte protéique par isotope stable, diazotrophe

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