L'influence des circulations hydrologiques sur la structure des communautés bactériennes à l'interface sol-nappe
Résumé
Water composition, relative to biological active elements such as nitrates is controlled by microbial processes that are dependent of in situ physical and chemical conditions. Chemical conditions and bacterial community structures are intimately linked but hydrological circulations effect on microbial diversity is rather poorly constrained. This becomes important since hydrological circulation that depends on landscape settings is important in determining biochemical processes. Hydrological fluxes and functioning ecosystems relationships are here discussed in 3 parts: (i) Influence of vertical fluxes on nitrates reducing bacterial community structure (narG gene); (ii) Influence of vertical fluxes on integrative (ARNr 16S gene) and functioning (narG gene) bacterial community structure; and (iii) Influence of forcing parameters on proteins expression (Metaproteomic approach).
The first part is carried out using bioreactors simulating different redox conditions and nutriment availability. The second part consists in monitoring changes in the community structure through time (high and low water table periods) and depth. Finally the third part experimentally deals with varying forcing parameters (amount and nature of carbon, and amount of nitrogen) influence on water sampled at high depth. For each bioreactor, a peptidic fingerprint (metaproteomic analyze) is performed to simulate functioning ecosystem.
Hydrological circulation influence on bacterial community is confirmed with a direct effect on community structure and an indirect outcome via resources availability. Cells proteomes exposed to two Carbone sources appear significantly different, suggesting a system specific response to the nature of an induced pollution.
The first part is carried out using bioreactors simulating different redox conditions and nutriment availability. The second part consists in monitoring changes in the community structure through time (high and low water table periods) and depth. Finally the third part experimentally deals with varying forcing parameters (amount and nature of carbon, and amount of nitrogen) influence on water sampled at high depth. For each bioreactor, a peptidic fingerprint (metaproteomic analyze) is performed to simulate functioning ecosystem.
Hydrological circulation influence on bacterial community is confirmed with a direct effect on community structure and an indirect outcome via resources availability. Cells proteomes exposed to two Carbone sources appear significantly different, suggesting a system specific response to the nature of an induced pollution.
La composition des eaux pour les éléments biologiquement actifs comme les nitrates est contrôlée par les processus microbiens, qui dépendent eux-mêmes des conditions physico-chimiques du milieu. Les conditions chimiques et la structure des communautés bactériennes sont étroitement liées et l'influence des circulations hydrologiques sur la diversité microbienne est relativement mal contrainte. Or ces circulations hydrologiques issues de la structure physique du paysage sont déterminantes dans les processus biogéochimiques. Les relations entre les flux hydrologiques et le fonctionnement de l'écosystème sont abordées par 3 axes: (i) l'influence des flux verticaux sur l'activité et la structure des communautés bactériennes réduisant les nitrates (gène narG) ; (ii) l'influence des flux verticaux sur la structure des communautés bactériennes intégratives (gène de l'ARNr 16S) et fonctionnelles (gène narG); et (iii) l'influence des modifications des paramètres de forçage sur l'expression protéique par une approche Métaprotéomique.
Le premier axe a été analysé en utilisant des bio-réacteurs stimulants différents états redox et disponibilité en nutriment. Le second a consisté à suivre les changements de structure de communautés dans le temps (suivant les périodes de hautes et de basses eaux) et suivant la profondeur. Le troisième axe est abordé sous des conditions expérimentales à partir d'eau échantillonnée en profondeur, en contrôlant les paramètres de forçages (quantité et nature du carbone, quantité d'azote). Pour chaque bio-réacteur, une analyse du Métaprotéome par des empreintes peptidiques a été réalisée pour modéliser le fonctionnement de l'écosystème.
L'importance des circulations hydrologiques sur les communautés bactériennes a été confirmée en agissant directement sur la structure des communautés ou indirectement sur la disponibilité de ressources. Le manque de connaissance actuel dans les bases de données ne nous a pas permis d'aller aussi loin que nous l'aurions souhaité dans les expériences de protéomique. Il nous est impossible à l'heure actuelle de proposer un modèle de fonctionnement de niche écologique. Cependant, le protéome des cellules exposées aux deux sources de carbones a été montré comme significativement différent, laissant suggérer une réponse différentielle du système suivant la nature de la pollution induite.
Le premier axe a été analysé en utilisant des bio-réacteurs stimulants différents états redox et disponibilité en nutriment. Le second a consisté à suivre les changements de structure de communautés dans le temps (suivant les périodes de hautes et de basses eaux) et suivant la profondeur. Le troisième axe est abordé sous des conditions expérimentales à partir d'eau échantillonnée en profondeur, en contrôlant les paramètres de forçages (quantité et nature du carbone, quantité d'azote). Pour chaque bio-réacteur, une analyse du Métaprotéome par des empreintes peptidiques a été réalisée pour modéliser le fonctionnement de l'écosystème.
L'importance des circulations hydrologiques sur les communautés bactériennes a été confirmée en agissant directement sur la structure des communautés ou indirectement sur la disponibilité de ressources. Le manque de connaissance actuel dans les bases de données ne nous a pas permis d'aller aussi loin que nous l'aurions souhaité dans les expériences de protéomique. Il nous est impossible à l'heure actuelle de proposer un modèle de fonctionnement de niche écologique. Cependant, le protéome des cellules exposées aux deux sources de carbones a été montré comme significativement différent, laissant suggérer une réponse différentielle du système suivant la nature de la pollution induite.