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Comprendre les bactéries qui vivent à l’intérieur des volcans peut renforcer les modèles climatiques

Les extrémophiles vivant dans le sol chaud et acide autour des volcans sont habiles à recycler les produits chimiques tels que le méthane, offrant des indices sur la façon dont nous pouvons piéger ces gaz à effet de serre.

Changement climatique et Environnement

Un aspect clé du changement climatique est l’augmentation rapide des gaz à effet de serre tels que le méthane, libéré par les zones humides et le dégel du pergélisol. De par son abondance, le méthane est un combustible attractif, mais difficile à capter. Une solution possible consiste à rechercher des microbes capables de fixer le méthane de l’atmosphère. Le projet VOLCANO, financé par l’UE, a recherché ces organismes, ainsi que d’autres, dans les sols chauds et acides des régions volcaniques. «Nous sommes extrêmement intéressés par le cycle des éléments dans la nature: l’azote, le carbone, le soufre, les organismes qui métabolisent ces éléments, et comment cela fonctionne dans un écosystème», explique Huub Op den Camp, coordinateur du projet.

Volcans insulaires

Pour chasser de nouveaux organismes, son équipe de l’Université Radboud aux Pays-Bas s’est tournée vers trois points chauds extrêmophiles en Italie: le volcan Solfatare près de Naples, l’île de Vulcano proche de la Sicile, et l’île de Pantelleria à proximité de la côte tunisienne. «Le volcan Solfatare n’entrera pas en éruption, mais il présente toujours des signes d’activité, avec des mares de boue bouillonnantes, des fumerolles et de la vapeur chaude qui s’échappe de la terre», explique Huub Op den Camp. Ces fumerolles sont une source de gaz concentrés tels que le méthane et le dioxyde de carbone, et tous les sites présentent des sols aux températures élevées, jusqu’à 100 °C à 50 cm de profondeur, et un faible pH. Pour capturer les microbes, l’équipe a foré des carottes et collecté des échantillons de sol avant de rejoindre l’hôtel au pas de course. «Une fois de retour à l’hôtel, nous avons utilisé la pièce comme laboratoire pour tout inoculer sur place», ajoute-t-il. «Nous sommes revenus en 24 heures, et avons installé les nouvelles incubations dans notre laboratoire.» Les bactéries ont été identifiées à l’aide de deux techniques. Pour la première, Huub Op den Camp et son équipe ont suivi une approche métagénomique, extrayant l’ADN directement des échantillons mélangés. Une deuxième approche impliquait l’enrichissement et la culture des bactéries pour finalement isoler les différentes espèces présentes.

Nouvelles découvertes

L’équipe a pu caractériser des centaines d’espèces bactériennes, notamment des membres d’un nouveau genre jusqu’alors inconnu de la science. Plusieurs de ces espèces étaient des méthanotrophes, des bactéries qui se nourrissent du méthane présent dans le sol. «Comment ils utilisent le méthane atmosphérique est une question importante», note Huub Op den Camp. «La concentration de méthane dans l’atmosphère augmente, si vous pouviez isoler un organisme qui peut facilement l’éliminer, cela pourrait être très utile.» Il ajoute qu’une meilleure compréhension de la façon dont les microbes régulent le flux de méthane entre l’atmosphère et des sources telles que les zones humides contribuera à améliorer les modèles climatiques. Parmi les autres souches d’intérêt isolées par l’équipe d’Huub Op den Camp, on compte une espèce capable de convertir facilement le méthane en méthanol, précurseur important dans l’industrie chimique, et une bactérie sur Pantelleria qui vit en suivant un régime composé uniquement de gaz. «La seule chose dont cette bactérie a besoin, c’est d’hydrogène, de CO2 et d’oxygène», dit-il. «Elle fixe le CO2 comme une plante le fait avec la lumière du soleil; sauf qu’elle brûle de l’hydrogène pour fournir l’énergie nécessaire.» Il a été démontré qu’une autre espèce perd la moitié du carbone qu’elle fixe dans le milieu environnant, ce qui pourrait la rendre particulièrement utile pour produire des composés organiques. Suite à ce projet, Huub Op den Camp prévoit de chercher des solutions pour isoler les acteurs clés de cet écosystème microbien: «Les chercheurs n’ont jamais fini, il y a toujours de nouvelles questions qui se posent et beaucoup de choses vraiment intéressantes qui valent la peine d’être étudiées.»

Mots‑clés

VOLCAN, boue, bactéries, méthanotrophe, méthane, fumerolles, Solfatare, Pantelleria, Vulcano

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