Mots-Clés

Ecologie microbienne, méthane, métagénome

Description

Contexte

L’amplification des effets du changement climatique en Arctique conduit à une accélération de la fonte du permafrost, qui se traduit par différentes modifications des paysages et des écosystèmes. Une des conséquences est la formation de zones humides et de lacs thermokarstiques, qui constituent potentiellement de puissants émetteurs de gaz à effet de serre tels que le méthane. Ce gaz provenant de la fermentation récente ou ancienne de matière organique issue du permafrost. Àl’échelle globale, les lacs et zones humides sont responsables de 70% des émissions de méthane d’origine naturelle. En particulier, les lacs boréaux représentent 26% des émissions totales de méthane à partir de lacs.

Dans les écosystèmes aquatiques comme terrestres, la conversion de matière organique en méthane est réalisée par des consortia microbiens complexes, composés de bactéries aux métabolismes respiratoires anaérobies et fermentaires, ainsi que d’archées méthanogènes. Leur activité est favorisée par des conditions réductrices et une forte disponibilité en matière organique, ce qui est le cas des sédiments de lacs. Avec le changement climatique, ces environnements propices à la formation de méthane vont se multiplier et s’étendre, par exemple avec l’expansion des lacs thermokarstiques du au dégel du permafrost. Ces émissions de méthane sont toutefois atténuées par l’oxydation du méthane, par des méthanotrophes aérobies utilisant le méthane comme source de carbone et d’électrons. Cette vision du cycle du méthane a été révolutionnée au cours des 15 dernières années avec la découverte de l’oxydation anaérobie du méthane (OAM). L’OAM est réalisée par des archaea méthanotrophes anaérobies qui couplent l’oxydation du méthane à la réduction d’un accepteur d’électrons comme le sulfate, le nitrate ou des métaux. Ce couplage peut se faire ou non au travers d’un partenariat syntrophiques. L’oxydation du méthane, qu’elle soit aérobie ou anaérobie, est un processus qui réincorpore dans le cycle biogéochimique du carbone une fraction du carbone du méthane produit. A ce jour, les voies métaboliques mises en jeu dans ce processus ainsi que leur contribution au cycle du méthane sont mal connues.

Missions

En 2020, une étude du cycle du méthane dans 4 lacs Sibériens a été menée par Cabrol et al., en couplant des approches moléculaires (qPCR, métabarcoding), des analyses géochimiques, des mesures de flux de gaz et la modélisation (https://www.inee.cnrs.fr/fr/cnrsinfo/un-lac-siberien-questionne-le-cycle-du-methane-dans-les-ecosystemes-arctiques; https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969720331053 ). Dans ces lacs, 60 à 100% du méthane produit dans les sédiments était consommé  dans la colonne d’eau par oxydation anaérobie, et des bactéries de la famille Methylomonadaceae étaient responsables de cette activité atténuant les émissions à l’atmosphère. Pour mieux comprendre les voies métaboliques impliquées et potentielles interactions entre microorganismes, un séquençage du métagénome de ces 4 lacs a été conduit. Les données de séquençage ont été traitées via le pipeline SqueezeMeta (https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2018.03349/full). Il s’agit maintenant d’analyser les MAG et tables d’abondances de gènes obtenues.

Compétences souhaitées

• Formation solide en bioinformatique/biostatistique
• Compétences en microbiologie/écologie microbienne
• Autonomie, organisation, rigueur, aptitude à interagir avec plusieurs personnes et en distanciel (un double encadrement est prévu par Dimitri Kalenitchenko à l’Université de La Rochelle (https://lienss.univ-larochelle.fr/Kalenitchenko-Dimitri) et Maialen Barret à l’Université de Toulouse (https://www.eco.omp.eu/author/maialen-barret/).