Spatial and temporal variations of microbial communities in alpine tundra soils
Variations spatio-temporelle de la microflore des sols alpins
Résumé
Microorganisms play a crucial role in ecosystem processes. Understanding the spatio-temporal distribution of microbial communities is thus a central issue, especially in a context of global changes. Microorganisms are largely diverse, but given that the great part of them is still uncultured, the use of suitable tools is required to evaluate their huge diversity and the factors responsible for the community assembly. Alpine ecosystems display strong mesotopographical and snow cover regime gradients. These environmental gradients create a strong spatial heterogeneity in plant cover and ecosystem processes at reduced scales. Alpine tundra are also submitted to strong temporal contrasts, due the very low temperatures occurring during winter. These ecosystems are thus well suited to study the dynamic and spatial patterns of soil microbial communities. This work first focused on the improvement of a molecular fingerprint technique, CE-SSCP, but also on the development of statistical tools for the analysis of DNA sequences. Soil bacterial, fungal and crenarchaeal communities were followed up over two years by using CESSCP and cloning/sequencing, in two habitats contrasted by their snow cover regimes. This study was then extended at the landscape scale, under different plant covers. This work shows that microbial communities' assembly in alpine soils varies throughout seasons and that winter conditions constitute a strong selective event. This study also shows that microbial communities are spatially distributed according to snow cover regimes and plant cover. The factors directly involved in such patterns are discussed.
Les micro-organismes jouent un rôle crucial dans les processus écosystémiques. L'étude de la distribution spatio-temporelle des communautés microbiennes est donc nécessaire, particulièrement dans un contexte de changements globaux. Les micro-organismes étant très diversifiés et majoritairement non cultivables, l'étude de leur diversité et des facteurs responsables de l'assemblage des communautés nécessite des outils adaptés. Les écosystèmes alpins montrent de forts gradients mésotopographiques et de régimes d'enneigements. Ces gradients engendrent une hétérogénéité spatiale du couvert végétal et des processus écosystémiques à des échelles réduites. Les contrastes de l'étage alpin s'appliquent aussi dans le temps, ceux-ci étant soumis à des froids intenses en hiver. Ces écosystèmes sont donc un modèle de choix pour l'étude des patrons spatio-temporels de la microflore du sol. Ce travail s'est d'abord concentré sur l'optimisation d'une technique d'empreinte moléculaire, la CESSCP, mais aussi d'outils statistiques pour l'analyse de séquences d'ADN. Les communautés bactériennes, fongiques et crenarchaeotes du sol ont été suivies deux années, par CE-SSCP et clonage/séquençage, dans deux habitats contrastés par leurs régimes d'enneigements. Cette étude a ensuite été étendue à l'échelle du paysage, sous divers couverts végétaux. Ce travail montre que l'assemblage des communautés microbiennes alpines varie au cours des saisons et que l'hiver constituent un fort évènement sélectif. Cette étude montre également que les communautés microbiennes sont spatialement distribuées en fonction des régimes d'enneigements et de la végétation. Les facteurs directement responsables de tels patrons sont discutés.
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