L’intitulé de la thèse est le suivant : Production primaire microbienne dans le système serpentinisé de la baie de Prony, un analogue de la Terre primitive/Microbial primary production in the serpentinite-hosted Prony Bay hydrothermal field, an Early Earth analog.
La soutenance se fera en anglais.
Composition du jury
M. Gaël ERAUSO – Directeur de thèse / Directrice de thèse
Mme Anne POSTEC – Co-directeur de thèse / Co-directrice de thèse
Mme Mylène HUGONI – Rapporteur / Rapporteure
M. Ludwig JARDILLIER – Rapporteur / Rapporteure
M. Philippe CUNY – Examinateur / Examinatrice
Mme Barbara SCHOEPP-COTHENET – Examinateur / Examinatrice
M. Matthew SCHRENK – Examinateur / Examinatrice
M. Roy PRICE – Examinateur / Examinatrice
Résumé
La serpentinisation, l’hydratation des roches du manteau terrestre en serpentinites, a lieu depuis qu’il y a de l’eau liquide sur Terre. Produisant des fluides réduits enrichis en molécules organiques, des compartiments et des catalyseurs minéraux, elle est au cœur des théories du “metabolism first” sur l’origine de la vie. Les écosystèmes microbiens indigènes pourraient donc éclairer l’une des plus grandes questions de la biologie, or ils sont peu compris car ils se développent en l’absence de CO2. Le milieu ultrabasique des fluides serpentinisés précipite le carbone inorganique dissous, empêchant la production primaire microbienne comme on la connaît. Quatre composés carbonés ont été suggérés pour remplacer le CO2 : le bicarbonate, puis le formiate, l’acétate et la glycine abiogènes. Pour cette thèse, nous avons testé si ces composés sont utilisés par la communauté microbienne du système serpentinisé de la baie de Prony. D’abord, nous avons utilisé une approche métagénomique qui nous a permis d’identifier les producteurs primaires potentiels le long d’un gradient terre-océan, pouvant fixer le bicarbonate et assimiler l’acétate. Puis, nous avons cultivé la communauté microbienne marine anaérobie dans des conditions hydrogénotrophiques pour constater que le bicarbonate, l’acétate et le formiate favorisent l’enrichissement de groupes taxonomiques spécifiques. Nous proposons que la base de ce réseau trophique comprenne les autotrophes fixant le bicarbonate et le formiate, et les hétérotrophes en approvisionnant localement du CO2 par oxydation de l’acétate abiogène.
Abstract
Serpentinization, the hydration of mantle rocks into serpentinites, has been occurring since there has been liquid water on Earth. Producing reduced fluids enriched in organic molecules and geological formations with compartments and mineral catalysts, it is central to “metabolism first” theories on the origin of life. The microbial ecosystems developing on the byproducts of serpentinization might thus illuminate one of the biggest questions in biology but are poorly understood because they grow in the absence of CO2. The ultrabasic milieu of serpentinizing fluids precipitates and immobilizes dissolved inorganic carbon, preventing microbial primary production as we know it.
Four carbon compounds have been suggested to replace CO2 in a serpentinization context: bicarbonate, as well as abiotically produced formate, acetate and glycine. Here, we tested whether these compounds are used by the serpentinite-hosted community of the coastal Prony Bay hydrothermal field. In the first part of the thesis, we applied a metagenomic approach and identified potential primary producers along a land-ocean gradient that can perform bicarbonate fixation and acetate assimilation. In the second part, we cultivated Prony Bay’s anaerobic marine community under hydrogenotrophic conditions and found that bicarbonate, acetate and formate support the enrichment of specific taxonomic groups. We propose that the base of the trophic network includes bicarbonate and formate fixing autotrophs, as well as heterotrophs establishing a local supply of CO2 by oxidizing abiogenic acetate.