Chapitre 3. 2: la diversité du vivant Bacteria et Archaea Version 2014 -2015
La diversité du vivant nutrition bactérienne
La diversité du vivant nutrition bactérienne Besoins en macro-éléments: C, H, O, N, P, S Besoins en oligo-éléments: K, Mg, Ca, Na, Fe Besoins en micro-éléments: Co, Zn, Mo, Cu, Mn, Ni Facteurs de croissance: acides aminés, vitamines, bases puriques et pyrimidiques
La diversité du vivant nutrition bactérienne Carbone 50 % du poids sec constituant de toutes les macromolécules Apporté par les composés organiques (hétérotrophes) et le gaz carbonique (autotrophes) Hydrogène et oxygène Présents dans toutes les molécules organiques Apportés par la matière organique et l’eau Oxygène peut être l’accepteur final d’électrons Azote 12 % du poids sec Constituant des protéines et acides nucléiques Apporté par des composés organiques, inorganiques (nitrate, ammonium, azote atmosphérique)
La diversité du vivant nutrition bactérienne Phosphore 3 % du poids sec Constituant des acides nucléiques, phospholipides, ATP Apporté sous forme organique et inorganique Soufre Constituant des acides aminés soufrés (cytéine, méthionine), de vitamines (thiamine, biotine, Coenzyme A, acide lipoïque) Apporté par les composés organiques soufrés, composés inorganiques (sulfate, sulfure métallique et d’hydrogène)
La diversité du vivant nutrition bactérienne Nature chimique des composés rejetés par les animaux et les plantes: les polymères Plantes (poids sec) 50% cellulose 10 -25% lignine 10 -20% hémicelluloses et de pectine 5 -10% protéines 2 -5% lipides quelques % d'acides nucléiques Animaux (poids sec) 50 -80% protéines 10 -15% lipides 5 -10% polysaccharides 5% d'acides nucléiques Les monomères dissous ne composent que moins de 5% du total dans les deux cas
La diversité du vivant nutrition bactérienne Selon la chimie du polymère, la dégradation peut prendre quelques heures ou quelques jours (amidon, protéines globulaires), des années, des milliers d'années, en fonction des conditions d'incubation (concentration en oxygène, en protons, et présence de substance inhibitrices comme les tannins).
La diversité du vivant nutrition bactérienne Les réactions de dépolymérisation sont souvent lentes (rate limiting factor), et en conséquence, la concentration en monomères libres est très basse (consommation rapide). Concentrations: micromoles (rhizosphères des plantes) nanomoles (acides aminés libres dans les océans par exemple) picomoles (océans)
La diversité du vivant les types trophiques Sources d’énergie Phototrophes Chimiotrophes Lumière Oxydation de composés organiques et inorganiques Source d’électrons Lithotrophes Organotrophes Molécules inorganiques réduites Molécules organiques Sources de carbone Autotrophes Hétérotrophes CO 2 seule ou principale source de carbone biosynthétique Molécules organiques préformées, réduites provenant d’autres organismes
Source de carbone Type trophique d’énergie d’électron s Lumière Photo- Composé organique - organo- Organique - hétérotrophe Photoorganohétérotrop Certaines bactéries (Cyanobactéries, …) he Minéral (dioxyde de carbone) - autotrophe Photoorganoautotrophe Certaines bactéries, Composé inorganique - litho- Composé chimique organique ou non Chimio- Organique - hétérotrophe Composé organique -organo- Organique - hétérotrophe Composé inorganique -litho- Exemples Minéral (dioxyde de carbone) - autotrophe hémiparasites végétaux chlorophylliens (certaines Orchidées, Gui, …) Photolithohétérotrophe Certaines bactéries (Thiobaca, …) Végétaux chlorophylliens, certaines bactéries (Cyanobactéries, Thiorhodacées, …) Chimioorganohétérotro Animaux, Mycètes, végétaux non chlorophylliens, certaines phe bactéries Photolithoautotrophe Minéral (dioxyde de carbone) - autotrophe Organique - hétérotrophe Chimioorganoautotroph Dinoflagellés (mixotrophie) e Minéral (dioxyde de carbone) Chimiolithoautotrophe Certaines bactéries terrestres Chimiolithohétérotrophe Certaines bactéries (Bosea, Albibacter, …) (nitrifiantes, dénitrifiantes, …) ou
La diversité du vivant les types trophiques
La diversité du vivant réactions d’oxydo-réduction Donneur d’électrons: le réducteur Réaction d’oxydation Accepteur d’électrons: l’oxydant Réaction de réduction
La diversité du vivant réactions d’oxydo-réduction Les meilleurs donneurs d’électrons Les meilleurs accepteurs d’électrons
La diversité du vivant réactions d’oxydo-réduction E’o(1)= - 0. 42 V E’o(2)= + 0. 82 V Δ E’ 0(3)= E’ 0(2)/accepteur) - E’ 0(1) (donneur) = + 1. 24 V La variation de l’énergie libre standard liée au transfert d’électrons: ΔG’ 0= - n F E’ 0(3) = -237 k. J/mole soit - 57 kcal /mole
La diversité du vivant réactions d’oxydo-réduction
La diversité du vivant méthodes de classification Séquences ribosomales A: ATCGGCGTAGCATTC B: ATCGGCCGAGCATTC C: ATCGTCCCAGCAGTC r. RNA 16 S ARNr
La diversité du vivant Bacteria et Archaea
La diversité du vivant Bacteria et Archaea
La diversité du vivant Bacteria et Archaea
La diversité du vivant Bacteria Forme bacille variée Gram négatif Agents pathogènes Impacts environnementaux importants Grande diversité physiologique et métabolique Mode de vie : libre à parasite Photoautotrophe, chimiolithotrophe et chimiohétérotrophes Habitats: eau, sol, plantes, animaux Ce phylum renferme 5 classes: α- Proteobacteria β- Proteobacteria γ- Proteobacteria δ- Proteobacteria ε- Proteobacteria
La diversité du vivant Bacteria Environnement • Dépollution des eaux, des sols et de l’air (Pseudomonas) • Bactéries nitrifiantes (Nitrosomonas, Nitrobacter) • Favorise la décantation des boues activées (Zooglea) Agriculture • Fixation de l’azote atmosphérique (Azotobacter, Rhizobium) • Galle du collet (Agrobacterium) Agro-alimentaire • Fabrication du vinaigre (Acetobacter) • Biosynthèse de xanthane (Xanthomonas) Médical • Rickettsiose, maladie transmise par les poux (Rikettsia) • Salmonellose (Salmonella) • Dysenterie bacillaire (Shigella) • Peste transmise par la puce du rat (Yersinia) • Maladie du légionnaire (Legionella)
La diversité du vivant Bacteria Les coques • Forme arrondie • Non sporulées et immobiles • Peuvent être pathogènes (Staphylococcus, Streptococcus, Enterococcus) ou non (Micrococcus) Les bacilles asporogènes • Forme rectiligne • Ne produisant pas de spores • Certains sont pathogènes (Listeria) mais beaucoup sont utiles (Lactobacillus) Les bacilles sporogènes • Peuvent résister à de longues périodes défavorables en sporulant • Certains sont pathogènes (anthrax, botulisme, tétanos) Les Actinomycètes • Forme irrégulière (mais à base rectiligne) • Certains sont pathogènes Corynebacterium (diphtérie) et les Mycobactéries (lèpre, tuberculose) • Utilisé dans l’agro-alimentaire : Bifidobacterium (yaourts)
La diversité du vivant Bacteria Streptococcus : forme coque en chaînette Utilisation dans l’agro-alimentaire, fermentation lactique Streptomyces coelicolor, pseudo-mycelium et spores (1µm diamètre) Bacillus : forme bacille avec endospores
La diversité du vivant Bacteria Bactérie verte non sulfureuse: Chloroflexus sp. Cyanobacteria sp. (différents grossissements)
La diversité du vivant Bacteria Planctomycetes • Paroi sans peptidoglycane • Pédoncule et crampon pour fixation • Bactéries bourgeonnantes • Corps nucléaire souvent entouré d’une membrane Planctomyces Spirochaetes (Borrelia, Leptospira, Treponema) • Saprophytes ou pathogènes • Responsable de la syphilis et de la maladie de Lyme Spirochetes
La diversité du vivant Bacteria Aquifex Aquificae et Thermotogae • Branche la plus ancienne • Thermophile (95 C) • Sources thermales chaudes • Proches des Archaea Chlamydia • Pathogène provoque des maladies respiratoires et vénériennes • Parasite intracellulaire obligatoire Deinococcus-Thermus • Résistance à la dessiccation et l’irradiation, à la chaleur • 2 chromosomes circulaires pour Deinococcus
La diversité du vivant Archaea
La diversité du vivant Archaea - Habitats terrestres et aquatiques extrêmes: Milieux hypersalés, thermophiles ou en anaérobie profonde - Chimiotrophes (organo ou autotrophes) Métabolismes très variés et différents des autres bactéries Forme irrégulière variable, 0. 1 à 15 µm jusqu’à 100 µm Gram + et – Reproduction par scissiparité, bourgeonnement et fragmentation Aérobies facultatifs ou anaérobies strictes Représentent 34 % des procaryotes dans eaux côtières de l’Antarctique Certaines espèces sont symbiotiques de l’appareil digestif des animaux
La diversité du vivant Archaea Habitats hypersalés : mares, aliments salés Croissance optimum 12 à 23 % Na. Cl Gram – Chimiorganotrophes (acides aminés et acides organiques comme source d’énergie) Aérobies strictes pour la plupart Halobacterium salinariumis
La diversité du vivant Archaea
La diversité du vivant Archaea Great Salt Lake, Utah, la couleur est donné par des algues vertes Dunaliella salina se développant aussi dans ce milieu. Lac Hamara, (Egypte). Les bactéries haloalcalophiles (p. H 10) donnent une couleur rouge au milieu du fait de leurs bactériorubérines et bactériorhodopsines. En blanc: dépôt de carbonate de sodium.
La diversité du vivant Archaea Picrophilus • isolé de champs solfatariens • p. H optimal de 0. 7, pas de croissance à p. H > 3. 5 • température 60 C Ferroplasma • isolée des eaux de drainage des mines • oxyde le ferreux en ferrique Thermoplasma • isolée de rejets de mines (pyrite) • température 57 C • p. H 1 à 2 Rejets de mines de charbon, habitat de Thermoplasma.
La diversité du vivant Archaea • Extrêmes thermophiles • Souvent acidophiles • Habitats, sources géothermales ou sols contenant du soufre • Métabolisme dépendant du soufre Sulfolobus acidocaldarius thermophile extrême isolé de sources géothermales , température de 60 à 85 °C et p. H 1 à 5. Gauche : Micrographie électronique (X 85, 000), la bactérie est de forme lobée. Droite : Photomicrographie en fluorescence, les cellules sont attachées à des granules de soufre.
La diversité du vivant Archaea Chaudron de soufre, habitat de Sulfolobus. Le jet d’un geyser dans le park de Yellowston, USA (p. H neutre).
La diversité du vivant Archaea Paroi de pseudomuréine, protéines et hétéropolysaccharides Anaérobies strictes Produise du méthane (cf expérience de Volta) Substrats convertis en méthane Methanococcus jannischiiwas Isolées de « fumeurs blancs » à 2’ 600 m de profondeur (250 atm), température optimale de 85°C, East Pacific Rise Habitats divers • Sédiments anoxiques, tractus intestinal des animaux • Sources géothermales, digesteurs anaérobies • Endosymbiotes de nombreux protozoaires anaérobies • Quelquefois conditions extrêmes de pression et température
La diversité du vivant Archaea Biopolymers and monomers Complex organic molecules Sulfatoreducers Fermenters I H 2 S Organic acids and alcohols Fe(III) reducing bacteria Fermenters II Fe(II) Homoacetogens Acetate H 2, Acetate, Formate H 2 -oxidizing methanogens Acetoclastic methanogens Methane
La diversité du vivant Archaea Réaction I: Fermentation de l’éthanol 2 CH 3 HC 2 OH + 2 H 2 O 4 H 2 + 2 CH 3 COO- + 2 H+ Réaction II: Méthanogénèse 4 H 2 +CO 2 CH 4 + 2 H 2 O +194 k. J/réaction -130. 7 k. J/réaction Réaction couplée: Syntrophie 2 CH 3 HC 2 OH + CO 2 CH 4 + 2 CH 3 COO- + 2 H+ -111. 3 k. J/réaction
La diversité du vivant bases d’écologie microbienne
La diversité du vivant bases d’écologie microbienne Dans un milieu naturel… • Les microorganismes sont soumis à un apport restreint mais diversifié de substrats d’origine très variable • Une espèce est rarement seule, elle doit coopérer ou entrer en compétition avec ses voisines • Les habitats microbiens naturels sont spatialement hétérogènes, même à très courtes distances • Les conditions trophiques et physico-chimiques sont rarement stables, elles peuvent changer en fonction de rythmes horaires, journaliers ou annuels
La diversité du vivant bases d’écologie microbienne 1. Comprendre quels types de micro-organismes sont dans quels environnements ? 2. Quelle est leur abondance relative ? 3. Quelles sont leurs fonctions dans l(es)’écosystèmes(s)? 4. Comment les micro-organismes changent ou transforment chimiquement et physiquement l’environnement ? 5. Comment survivent-ils ? Où sont ils ? 6. Qu’est ce qui contrôle leur activité et leur abondance? 7. Quel rôle jouent-ils dans les cycles biogéochimiques ?
La diversité du vivant bases d’écologie microbienne Étudier les interactions… • entre les microorganismes et le milieu physique • entre les populations microbiennes • entre les microorganismes et les organismes supérieurs végétaux et animaux L’écologie microbienne a également pour buts: • de mieux comprendre le rôle joué par les microorganismes dans le fonctionnement des écosystèmes naturels ou anthropiques • de préciser l’impact des facteurs biotiques et abiotiques du milieu sur les microorganismes, de l’échelle individuelle à celle de la communauté.
La diversité du vivant bases d’écologie microbienne • Santé : pouvoir pathogène et réceptivité de l’hôte, épidémiologie et ses conséquences, homéostasie des écosystèmes, vaccination, prophylaxie. • Agronomie et agro-alimentaire: optimisation des productions végétales (fertilisation, inoculation microbienne, lutte biologique, …), optimisation des productions animales (hygiène, prophylaxie, probiotiques, qualité microbiologique des aliments, …) • Protection de l’environnement : dépollution minérale et organique, dégradation des xénobiotiques, contrôles de la dissémination des germes… • Sécurité des aliments – protection du consommateur – assurance qualité
La diversité du vivant bases d’écologie microbienne Thermophiles 5 4 Taux de croissance Hyperthermophiles Mésophiles 3 Psychrophiles 2 1 0 15 30 45 60 75 Température en °C 90 105 120
La diversité du vivant bases d’écologie microbienne Halophiles faibles = bactéries marines Halophiles modérées 5 Taux de croissance Halophiles extrêmes 4 3 2 1 1 2 3 4 5 Na. Cl en moles par litres saturation
La diversité du vivant Taux de croissance bases d’écologie microbienne Barophiles extrêmes faibles Barophiles 5 modérés 4 1 bar par 10 m de profondeur 3 2 1 200 400 600 800 Pression en bars 1000 1200
La diversité du vivant bases d’écologie microbienne Acide 0 p. H 1 2 3 4 Acidophiles extrêmes Micro-organismes Procaryotes et Eucaryotes Acidophiles Animaux, végétaux 5 6 7 Neutrophiles 8 9 10 11 12 Basique 13 14 Alcalinophiles extrêmes Micro-organismes Procaryotes et Eucaryotes
La diversité du vivant bases d’écologie microbienne Constante solaire : 1. 4 k. W / m 2 Pertes atmosphériques (réflexion, absorption) Radiation globale Photosynthétiquement inactif Photosynthétique actif Chaleur, réflexion et transmission Production végétale brute Respiration, sécrétions Production végétale nette = Biomasse 0. 5 -4 % de la radiation globale En moyenne, la production de biomasse dans les écosystèmes terrestres représente 1% de la radiation globale
La diversité du vivant bases d’écologie microbienne Membranes intracellulaires chez Pseudoanabaena sp.
La diversité du vivant bases d’écologie microbienne Algues vertes Bactéries pourpres
La diversité du vivant termes et définitions Individus Population Communauté Guilde Écosystème Habitat Biocénose
La diversité du vivant termes et définitions Le terme habitat désigne un site précis possédant une certaine uniformité dans ses propriétés physiques ou chimiques, qui possèdent une certaine importance écologique (tout cela sans notion de taille).
La diversité du vivant termes et définitions La niche écologique d'un micro-organisme correspond à l’activité principale de ce dernier, en d’autres termes, ce qu'il fait; la niche désigne sa fonction particulière dans l'écosystème.
La diversité du vivant termes et définitions Le concept d’espèce en microbiologie est définie selon trois critères conjoints (approche polyphasique): Critère génomique: une espèce bactérienne est un groupe de souches pures qui présentent une homologie ADN-ADN >70% et un Tm < 5°C Critère phénotypique: identification phénotypiques discriminantes des propriétés Critère de reconnaissance monophylétique: détermination de leur position généalogique
La diversité du vivant termes et définitions A B
La diversité du vivant termes et définitions Exemples de symbiose bactérie-animal permanentes et caractéristiques apportées par la bactérie dans la symbiose Animal-hôte Symbiote Contribution du symbiote Calmar sépiolide (Euprymna Bactéries lumineuses scolopes) Luminescence (Vibrio fisheri) Sangsue médicinale (Hirudo Bactéries entériques medicinalis) (Aeromonas veronii) Digestion du sang Puceron (Schizaphis graminum) Bactéries (Buchnera aphidicola) Synthèse d’acides aminés Ver nématode (Heterorhabditis spp. ) Bactéries lumineuses (Photorhabdus luminescens) Prédation et synthèse d’antibiotiques Taret (Lyrodus pedicellatus) Bactéries des cellules branchiales Digestion de la cellulose et fixation d’azote
La diversité du vivant termes et définitions Bactéries autochtones (indigènes) Désigne tout micro-organisme trouvé typiquement dans son écosystème respectif. La population est homogène et stable dans le temps. Bactéries allochtones Désigne des habitants atypiques de certains écosystèmes. Ces habitants se développent rapidement dans de bonnes conditions, mais disparaissent également rapidement lorsque les conditions se détériorent et ne survivent alors qu'en nombre extrêmement réduit.
La diversité du vivant termes et définitions Autochtones vs. Allochtones: Winogradski utilise le terme d’autochtone pour désigner des populations microbiennes qui vivent à des concentrations faibles de nutriments (notion de stratégie K) et oppose ce terme à zymogène (stratégie r ). Les cellules spécialisées dans des conditions de vie en présence d'une quantité restreinte de nutriments sont appelée bactéries oligotrophes. A l'opposé, les bactéries "bien nourries" de nos laboratoires sont appelées bactéries copiotrophes.
La diversité du vivant termes et définitions Milieux jeunes, temporaires, instables; abondance de nutriments, flux trophique/énergétique élevés Milieux évolués, permanents, stables, limitations en nutriments, flux trophique/énergétique faibles Approche démographique. Niveau d’intégration: la population Stratèges r Stratèges K Classification de Grime (végétaux) R (plantes rudérales) C (plantes compétitives) Classification de Winogradski (bactéries du sol) Zymogènes Autochtones Classification selon le modèle de Monod µmax élevé, ks élevé µmax petit, ks petit Autres notions (bactériologie) Opportunistes Compétitives, VBNC
La diversité du vivant termes et définitions • Augmenter la prise en charge de substrats présents à faibles concentrations par la mise en place de systèmes alternatifs • Diminuer les besoins énergétiques de la cellule • Augmenter la surface de la cellule par la formation de structures particulières ou d'appendices (+: mise en place de plus de systèmes membranaires de prise en charge; - : induction parallèle d’une fuite plus importante de protons à travers la membrane) • Produire une forme de résistance (spores, cystes) • Une combinaison des techniques présentée ci-dessus
La diversité du vivant termes et définitions Succession autotrophe P/R ≥ 1 Pop. D Population A Pop. B Organisme pionnier Succession Hétérotrophe P/R ≤ 1 Pop. E Pop. C Pop. F Temps Exemple d’une succession primaire P: Production R: Respiration Biomasse
La diversité du vivant termes et définitions
La diversité du vivant termes et définitions Image d’un consortium souffre
La diversité du vivant termes et définitions Image d’un consortium cyano-bactérie
La diversité du vivant termes et définitions
La diversité du vivant termes et définitions Ac. organiques Alcools Sulfatoréductrices CO 2 SO 42 - H 2 S Bact. fermentatives Phototrophes sulfureuses Matériel cellulaire Hydrates de carbone Lumière Colonies de bactéries phototrophes sulfureuses pourpres et vertes Mélange de sol, gypse et boues d’épuration, inoculé avec un échantillon de sédiments
La diversité du vivant principes de bioremédiation des eaux souterraines
La diversité du vivant principes de bioremédiation des eaux souterraines • Systèmes septiques et fuites de réseau d'égouts • Décharges municipales • Fuites et déversements de réservoirs ou de pipelines contenant des produits pétroliers • Puits d'injection souterrains (déchets industriels) • Déchets d'élevage du bétail • Produits chimiques utilisés dans les installations de préservation du bois • Résidus de zones minières • Zones d'élimination des boues dans les raffineries de pétrole • Épandage des boues résiduaires • Cimetières • Zones de stockage de sel pour les routes • Ruissellement du sel et d'autres produits chimiques sur les routes et autoroutes • Déversements liés aux accidents routiers ou ferroviaires • Goudron de houille dans les anciens lieux de gazéification
La diversité du vivant principes de bioremédiation des eaux souterraines • Engrais sur les terres agricoles • Pesticides sur les terres agricoles et les forêts • Contaminants dans les retombées sous forme de précipitations, de neige et de dépôts atmosphériques secs La pluie entraîne des contaminants agricoles: pesticides, engrais, insecticides . saturation Contaminations anthropogènes: décharges et sites industriels. o
La diversité du vivant principes de bioremédiation des eaux souterraines Type d’eau Contamination biologique Autres caractéristiques Eaux de pluie Nulle, à très faible Aérosols, gaz toxiques, poussières, spores Eaux de surface (lacs, rivières, étangs) Très élevée si rejets d’eaux, de purin etc. avec forts risques épidémiologiques Plancton, matière en suspension, matière organique Faible, car ce genre de terrain constitue un excellent filtre naturel Dureté élevée, peu d’oxygène, présence de fer dissous Moyenne à élevée, sols peu épais, souvent inexistants, pas de filtration Très perméable aux résidus chimiques Forte près des grands villes et des embouchures; ailleurs, très faible à faible Salinité élevée Eaux souterraines Terrains meubles (sables et graviers, nappe phréatique) Terrains calcaires perméables (karst, milieu fissurés) Eaux de mer (eaux salée, mers, océans)
La diversité du vivant principes de bioremédiation des eaux souterraines Choléra Vibrio cholerae 7 pandémies depuis 1830, de l’Inde au monde Fièvre typhoïde Salmonella typhi Fléau de l’Europe du 19 e siècle Fièvre parathyphoïde Salmonella paratyphi Idem, mais moins violent Gastro-entérites bactériennes Salmonelles, colibacilles 400 millions de personnes dans le tiers-monde Dysenterie bacillaire ou shigellose Shigella sonnei Shigella dysenteriae Très répandue au 19 e siècle dans les armées, camps, asiles Tularémie Francisella tularensis Animaux sauvages en contact avec l’eau (Russie, USA) Leptospirose Leptospira sp. Des rongeurs à l’homme via l’eau
La diversité du vivant principes de bioremédiation des eaux souterraines Poliomyélite Poliovirus (virus entérique) Dans toutes les eaux (vaccin) Gastro-entérites virales Virus gastro-entériques Dans les eaux contaminés Hépatites infectieuses Virus A de l’hépatite Contamination de 30’ 000 personnes (New Dehli, 1955) Amibiases ou dysenterie amibienne Entamoeba histolytica (amibe) 10 à 16% de porteurs Méningites amibiennes Naegleria (amibe) Rare (piscines sales) Giardiose Giardia lamblia Epidémie sporadique Maladie du sommeil Trypanosome Afrique tropicale Paludisme Plasmodium 800 millions de cas
La diversité du vivant principes de bioremédiation des eaux souterraines Biodécontamination Méthode de dépollution, les molécules sont décomposées au cours du processus. Biotransformation Modification de la structure d’un composé par voie biologique ce qui va se traduire par des modifications de ses propriétés physico-chimiques. Biodégradation Elimination complète d’un composé organique avec comme seuls rejets des produits simples comme : CO 2, H 2 O, NH 3. . . ou encore de l’acétate, des produits de fermentation. . . Inclue à la fois la transformation et la minéralisation de composés organiques. Minéralisation Transformation complète d’un substrat organique en produits simples tels que CO 2, H 2 O, H 2, NH 3, . . .
La diversité du vivant principes de bioremédiation des eaux souterraines
La diversité du vivant réactions d’oxydo-réduction
La diversité du vivant réactions d’oxydo-réduction
La diversité du vivant principes de bioremédiation des eaux souterraines
La diversité du vivant principes de bioremédiation des eaux souterraines
La diversité du vivant principes de bioremédiation des eaux souterraines
La diversité du vivant microbiologie des eaux de surface
La diversité du vivant microbiologie des eaux de surface
La diversité du vivant microbiologie des eaux de surface
La diversité du vivant microbiologie des eaux de surface
La diversité du vivant microbiologie des eaux de surface
La diversité du vivant microbiologie des eaux de surface
La diversité du vivant microbiologie des eaux de surface
La diversité du vivant microbiologie des eaux de surface 10 20 Température [ H S , méthane] 2 Sédiment Hypolimnion Métalimnion [O ] 2 15 Surface Zone oxique 5 Zone anoxique 0 Epilimnion Température, composés dissous, …
La diversité du vivant microbiologie des eaux de surface
La diversité du vivant microbiologie des eaux de surface Phosphore total (µg*l-1) Productivité (mg. Cm 2 an-1) Lac oligotrophe <10 10 -200 Lac mésotrophe 10 -50 80 -400 Lac eutrophe 35 -100 300 -900 Océan (offshore) 2. 5 10 -150 Océan (régions côtières) >10 >300
La diversité du vivant microbiologie des eaux de surface fond surface
La diversité du vivant microbiologie des eaux de surface Turbidity (FTU) 0 20 40 60 80 6, 8 4 6 8 10 14 16 18 2 0 20 p. H 7, 4 7, 6 7, 8 20 40 60 80 100 0 Redox Chl. A Turbidity DOC PO 4 1 Depth (m) 12 7, 2 Oxygen (% sat) Chl A (ug/l) 0 7, 0 1 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 Temp. Redox % sat O 2 p. H 7 8 8 9 -300 -200 -100 0 Redox 4, 0 4, 5 5, 0 5, 5 100 6, 0 DOC (mg/l) 200 6, 5 300 7, 0 9 -300 -200 -100 8 10 12 0 100 200 300 14 16 18 20 Redox Temperature (°C)
La diversité du vivant microbiologie des eaux de surface 0, 0 0, 4 NO 3 (mg/l) 0, 8 1, 2 1, 6 2, 0 SO 4 (mg/l) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 1 Depth (m) 2 3 4 5 6 7 %sat. O 2 Redox SO 4 NO 3 8 9 -300 -200 -100 0 100 200 300 Redox 0 20 40 60 Oxygen (% sat) 80 100 Echantillon d’eau pris à 5. 1 m sous la surface montrant des cellules de Thiopedia sp. and Amoebobacter sp.
La diversité du vivant bactéries PGPR: Plant growth Promoting Rhizobacteria «Bactéries de la rhizosphère bénéfiques à la croissance et à la santé des plantes »
La diversité du vivant bactéries PGPR Productions de la racine (rhizodéposition) Zones de la racine Zone d’autolyse des tissus corticaux Cylindre central Lysats Mucilage pectique cortex Zone des poils absorbants Zone d’élongation Zone apicale Coiffe Sécrétion de composés organiques solubles Mucilage neutre
La diversité du vivant bactéries PGPR Production totale de la photosynthèse CO 2 Métabolisme de la plante Assimilation (production nette) Rhizodéposition
La diversité du vivant bactéries PGPR
La diversité du vivant bactéries PGPR Importance des racines dans le sol: • Rhizodéposition (productions végétales excrétées dans le sol) • Substances nutritives • Attracteurs, inhibiteurs (signaux) • Modification du p. H • Baisse de la pression partielle en oxygène (respiration) • Utilisation de l’eau • Prise en charge de sels minéraux
La diversité du vivant bactéries PGPR Fonction principales: • Dégradation des exsudats racinaires (rhizodéposition) • Promotion de la croissance des plantes (PGPR) • Protection des plantes contre les parasites • Symbioses mutualistes (nodules) • Compétition avec les plantes (pour les sels minéraux) • Parasitisme et autres effets antagonistes
La diversité du vivant bactéries PGPR Localisation des bactéries: • dans le sol, à proximité de la racine ou dans le sol rhizosphérique • à la surface de la racine (rhizoplan) • dans le cortex racinaire, sans former d’organes particulier (endorhizosphère) • dans des organes spécifiques de la racine, formés par induction (nodule symbiotique)
La diversité du vivant bactéries PGPR • Stimulation et contrôle de la croissance racinaire au travers de la sécrétion d’hormones de croissance végétale • Stimulation de la croissance de la plante en général: • Solubilisation de sels minéraux (phosphates, fer, …) • Minéralisation d’éléments chimiques (azote, phosphore, soufre) liés à des éléments organiques • Concentration et accumulation de sels minéraux • Fixation de l’azote symbiotique • Facilitation de l’absorption d’eau par la racine, en particulier de part la production de mucilage • Interactions positives avec les mycorhizes (MHB, mycorrhizae helper bacteria)
La diversité du vivant bactéries PGPR
La diversité du vivant bactéries PGPR Fabrication de substances inhibitrices contre les champignons parasites Stimulation (induction) des capacités de résistance de la plante contre les champignons et les bactéries pathogènes
La diversité du vivant bactéries PGPR
La diversité du vivant bactéries PGPR Cycle de l'eau amélioré: Le charbon de bois augmente indirectement la rétention d'eau des sols, probablement à la suite de l'enrichissement secondaire des sols macroporeux en matière organique Cycle de l'azote amélioré: La fixation microbienne de l'azote (celui capté dans l'air) expliquerait pour partie la conservation de la richesse du sol Cycle du carbone amélioré : Une disponibilité suffisante en carbone (permise ou restaurée par le biochar) stimulerait l'activité microbienne du sol Détoxification: Le biochar fixe aussi divers toxiques présents dans les solutions du sol et facilite la détoxification bactérienne de l'eau et des gaz du sol Effet-tampon sur l'acidité du sol : Un p. H trop acide limite la production agricole Réhumification : Une augmentation du taux de matière organique (humus) fait suite à l'oxydation lente du charbon de bois
La diversité du vivant bactéries PGPR
La diversité du vivant bactéries PGPR
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