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La production d'énergie par les micro-organismes de haute mer

Des chercheurs européens ont étudié les voies métaboliques des micro-organismes qui vivent sous le plancher océanique en haute mer. De manière intéressante, dans des conditions d'énergie limitée, les bactéries font preuve d'une grande variabilité en matière de conservation de l'énergie et de renouvellement du carbone.
La production d'énergie par les micro-organismes de haute mer
Des études récentes ont démontré l'existence de communautés de micro-organismes vivant dans les fonds en haute mer sous des conditions d'énergie extrêmement limitée. Il reste à déterminer comment l'ATP est synthétisé dans ces conditions et, en particulier, comment s'adapte le complexe protéique ATP synthase. Il a été récemment montré que l'énergie libre générée est beaucoup plus importante qu'imaginé initialement et ne devrait pas placer de pression sélective sur la machinerie de synthèse de l'ATP.

Le projet ATP_ADAPT_LOW_ENERGY (Adaptations of the ATP synthesis machinery in bacteria and archaea to conditions of extreme energy limitation in the deep subsurface), financé par l'UE, a étudié plus en détail l'étape déterminant la vitesse de la dégradation de la matière organique sous conditions d'énergie extrêmement limitée. De plus, les chercheurs ont cherché à identifier les différences clés de métabolisme potentiel entre les microbes dans des sédiments de la période glaciaire sans énergie et les sédiments riches en énergie de l'Holocène. L'idée consistait à déterminer si ces variations sont le résultat de différences climatiques ou une réponse à des conditions in situ changeantes.

Les chercheurs ont effectué des analyses métagénomiques des données générées à partir de sédiments qui se trouvaient à 85 mètres sous le plancher océanique au cours du programme Baltic Sea Paleoenvironment. Les sédiments étaient variés en termes d'âge, de contenu en carbone organique, de salinité et d'autres paramètres qui reflètent l'évolution de l'environnement de la Baltique depuis la dernière glaciation et tout au long de l'Holocène. Les résultats ont montré la présence de micro-organismes capables de conserver l'énergie par fermentation, production d'acétate et de méthane et déhalogénation réductrice. La présence des gènes conférant une tolérance à la salinité dépendait de la salinité présente, ce qui révèle une adaptation aux changements géochimiques.

Dans une autre partie de l'étude, les chercheurs ont étudié la capacité des micro-organismes de haute mer à dégrader les biopolymères abondants dans le plancher océanique, notamment les hydrates de carbone et les protéines. Ils ont identifié des gènes qui encodent des enzymes de dégradation de polymères extracellulaires, qui varient en fonction des différents groupes taxonomiques. Cela a permis aux chercheurs de définir des micro-organismes tels que les Calditrichaeota qui décomposent des polymères et d'autres qui croissent lentement.

Pris dans leur ensemble, les résultats du projet fournissent des connaissances fondamentales sur le renouvellement du carbone organique dans la couche de sous-surface de proximité du plancher océanique et ses conséquences environnementales.

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Thèmes

Life Sciences

Mots-clés

Micro-organismes de haute mer, renouvellement du carbone, ATP, ATP_ADAPT_LOW_ENERGY, dégradation, biopolymère