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Points clés
Ce que montre l’étude
Les communautés microbiennes de
22 puits géothermiques islandais ont
été étudiées sur de larges gradients de température,
de pH et d’âge des formations basaltiques.
La température et le pH constituent les facteurs les
plus cohérents pour expliquer les différences de
composition entre les communautés bactériennes et
archéennes.
Plusieurs taxons dominants correspondent à des
microorganismes adaptés aux environnements profonds,
thermiques et pauvres en énergie, notamment des
hydrogénotrophes et des bactéries sulfato-réductrices.
La réactivité du verre basaltique et de l’olivine
explique également une partie significative de la
diversité observée, même si son effet propre reste
difficile à séparer de celui de la température et du
pH.
Résumé
Explorer la biosphère profonde des aquifères basaltiques islandais
Les aquifères basaltiques profonds constituent des écosystèmes où les microorganismes doivent fonctionner avec des ressources énergétiques limitées et dans des conditions physico-chimiques parfois extrêmes. Malgré leur importance pour les cycles biogéochimiques souterrains, leur diversité microbienne reste encore relativement peu documentée.
Cette étude caractérise les communautés bactériennes et archéennes présentes dans 22 puits géothermiques islandais à l’aide du métabarcoding du gène 16S rRNA. Les sites couvrent un large gradient environnemental : des températures comprises entre 30 et 110 °C, des pH entre 7,0 et 11,0 et des basaltes âgés de 0,01 à 15 millions d’années.
Les analyses microbiologiques ont été combinées à une caractérisation détaillée de la chimie des eaux souterraines ainsi qu’à des calculs thermodynamiques et cinétiques. Les auteurs ont notamment estimé le potentiel redox, l’état de saturation des fluides et les vitesses de dissolution de l’olivine et du verre basaltique afin d’explorer le lien entre microbiologie et interactions eau–roche.
Les communautés identifiées sont très variables d’un puits à l’autre. Plusieurs lignées dominantes sont proches de microorganismes déjà observés dans les environnements géothermiques et la biosphère profonde, notamment des organismes adaptés aux températures élevées, aux conditions anaérobies et aux métabolismes lithotrophes.
Les bactéries et les archées présentent toutefois des organisations différentes. Les communautés archéennes sont globalement moins diversifiées, tandis que les communautés bactériennes montrent une richesse plus importante et une diminution progressive de leur diversité lorsque la température augmente.
Résultat principal
La température et le pH structurent principalement la diversité microbienne des aquifères basaltiques islandais. L’âge de la roche hôte et plusieurs paramètres liés aux interactions eau–roche contribuent également aux différences observées. Les vitesses calculées de dissolution du verre basaltique et de l’olivine expliquent une part significative de la variation des communautés, suggérant un lien potentiel entre réactivité minérale, disponibilité énergétique et diversité microbienne. Cette relation doit cependant être interprétée avec prudence car ces paramètres covarient fortement avec la température et le pH.
Résultats microbiologiques
Des communautés fortement structurées par leur environnement
Les données de séquençage montrent des communautés bactériennes et archéennes distinctes entre les puits, avec des changements de richesse et de composition associés aux gradients thermiques et géochimiques.
Structure des communautés
Les lignées dominantes changent le long du gradient thermique
La composition des communautés varie fortement entre les puits. Chez les bactéries, les Nitrospirota — notamment les Thermodesulfovibrionia — occupent une place importante dans de nombreux échantillons, tandis que les Aquificota deviennent particulièrement représentées dans certains systèmes à haute température. Chez les archées, les Nitrososphaeria dominent plutôt les puits plus froids, alors que les Thermoprotei deviennent plus abondants dans les environnements les plus chauds.
Signification biogéochimique
Pourquoi cela compte pour les interactions entre microorganismes et roches basaltiques
Les microorganismes de la biosphère profonde peuvent utiliser des espèces chimiques produites par les interactions eau–roche comme sources d’énergie et de carbone. La présence de lignées hydrogénotrophes, sulfato-réductrices et chimiolithoautotrophes dans ces aquifères suggère donc un couplage potentiel entre la réactivité des minéraux et le fonctionnement des communautés microbiennes. Mieux comprendre cette relation est important pour étudier l’altération des silicates, les cycles biogéochimiques profonds et le comportement des formations basaltiques utilisées pour le stockage et la minéralisation du CO₂. L’étude souligne toutefois que les effets propres de la réactivité minérale ne peuvent pas encore être séparés complètement de ceux de la température et du pH, ce qui motive des expériences ciblées en microcosmes.
Publication
Référence scientifique
Citation
Bas-Lorillot, J., Ménez, B., Wild, B., Borrel, G., Le Bihan, M., Stefánsson, A., Gunnarsson-Robin, J., Bjarkadóttir, A.B., Aðalsteinsdóttir, S.M., Tisserand, D., Daval, D., Gérard, E. (2025). Groundwater Microbial Diversity Associated With Icelandic Basaltic Subsurface Environments. Environmental Microbiology Reports, 17, e70238.
DOI :
10.1111/1758-2229.70238
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