Biosphère souterraine : qui contrôle sa composition chimique ?

La compréhension du lien entre les conditions environnementales et les microorganismes est essentielle pour prédire la réponse des stocks de carbone piégés dans les sols et sous-sols aux forçages climatiques et anthropiques. Cette étude, réalisée par un scientifique du CNRS Terre & Univers (voir encadré), démontre comment la composition chimique des communautés microbiennes est façonnée par le forçage thermodynamique imposé par les conditions d’oxydoréduction.

Pour que les métabolismes microbiens soient compétitifs dans des environnements à faible énergie, le cout énergétique de la synthèse des biomolécules doit être minimale. Pour tester cette hypothèse dans les sols anoxiques, un modèle thermodynamique a été développé permettant d’évaluer le lien entre les conditions d’oxydoréduction et la composition chimique des protéines déduite de séquençage métagénomique.

Les calculs montrent que l’état d’oxydation du carbone des protéines diminuent avec la profondeur et l’augmentation des conditions réductrices. Le potentiel d’oxydoréduction optimisant la stabilité chimique des protéines est comparable au mesure in-situ. Ainsi, le degré d’oxydation des protéines reflète les conditions d’oxydoréduction auxquelles les microorganismes se sont adaptés. La corrélation entre l'état d'oxydation des protéines et les abondances microbiennes indique que la minimisation du cout énergétique de l’anabolisme façonne à la fois la composition chimique et la composition taxonomique des microorganismes. 

Ce travail apporte un nouvel éclairage sur les mécanismes qui contrôlent la vie microbienne des sols et sous-sols et son évolution face aux perturbations environnementales.