Approches moléculaires de la diversité microbienne de deux environnements extrêmes : les sources hydrothermales profondes et les réservoirs pétroliers - Faculté des Sciences de Sorbonne Université Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2000

Molecular analysis of microbial diversity in two extreme environments : the deep hydrothermal vents and oil reservoirs

Approches moléculaires de la diversité microbienne de deux environnements extrêmes : les sources hydrothermales profondes et les réservoirs pétroliers

Résumé

Studies of the microbial communities from deep sea hydrothermal vents and oil reservoirs have been for a long time exclusively limited to the use of cultural techniques which described only a restricted part of the diversity. To circumvent this limitation we used cultural techniques in conjunction with molecular methods to investigate microbial communities of continental oil reservoirs in the East Paris Basin and of hydrothermal fluids collected on the Mid Atlantic Ridge. Our approach combined total 16S rDNA sequencing and in situ hybridization without any cultural step, enrichments of differents metabolic types at high temperature and phylogenic characterisation of strains isolated from hydrothermal environment. The study of oil reservoirs water production lead to the description of archaeal sequences affiliated with the methanogenic, halophilic or hypermetrophilic, Methanosarcinales and Thermosoccales orders. Bacterial sequences are mostly affiliated, in two of our samples, to thermophilic or mesophilic sulfate- or thiosulfate-reducing bacteria belonging to the Thermotogales and λ-Proteobacteria phylum and to the low G+C Gram-positive bacteria. Sequences affiliated to the genus Arnobacter, probably involved in the sulfur cycle inside/or in the vicinity of the oil reservoir, were also detected in another sample. Finally a last sample was dominated by sequences related to the aerobic genus Herbaspirillum, that may come from contaminations occuring during the secondary oil recovery process. Deep hydrothermal fluids were sampled by a special collector, the Vent Cap. Enrichments of heterotrophic and autotrophic sulphur-reducers, sulfate and thiosulfate reducers and methanogenes at 65 and 80°C were positive in most of our samples. Archaeal and bacterial 16S rDNA analyses revealed a wide sequences diversity. λ-Protobacteria dominated the bacterial clones libraries and have been detected in high proportions by in situ hybridization with Desulfurobacteriales. Archaeal sequences associated to genera commonly isolated in the deep hydrothermal environment, as Thermococcales, Methanococcales and Archaeoglobales were also detected. Combined use of molecular and cultural methods allows us to overcome the limitations inherent to each techniques and yield to the description of the relations between the different microbial communities in their environments.
L'étude des communautés de micro-organismes des sources hydrothermales profondes et des réservoirs pétroliers a longtemps été limitée par l'utilisation exclusive de méthodes culturales ne permettant d'accéder qu'à une part restreinte de la diversité microbienne. Afin de dépasser cette restriction, nous avons utilisé les approches culturales en combinaison avec des approches moléculaires pour étudier les communautés microbiennes de deux réservoirs pétroliers du bassin parisien et des fluides hydrothermaux profonds collectés sur la dorsale médio-Atlantique. Ces approches ont consisté d'une part en une analyse phylogénétique des gènes codant pour l'ARNr 16S par amplification et hybridation in situ en s'affranchissant de toute étape de culture, d'autre part dans l'enrichissement de différents types métaboliques à haute température, et enfin dans le positionnement phylogénétiqe de souches isolées d'environnements hydrothermaux. L'étude réalisée à partir d'échantillons d'eau de production de deux réservoirs pétroliers a conduit à la description de séquences d'Archaea méthanogènes, halophiles ou hyperthermophiles affiliés aux Methanosarcinales ou aux Thermococcales. Pour deux échantillons, les séquences de Bacteria étaient associées à des Thermotogales, des Proteobacteria delta et des Firmicutes à bas G+C% généralement impliqués dans des processus thermophiles et mésophiles de sulfato- ou thiosulfato-réduction. Des séquences associées au genre Arcobacter pouvant intervenir dans le cycle des composés soufrés au sein du réservoir ont été détectées dans un troisième échantillon. Enfin un dernier échantillon au sein duquel les séquences associées au genre Herbaspirillum, provenant probablement d'une contamination liée aux processus d'extraction secondaires des hydrocarbures, étaient dominantes. Des fluides hydrothermaux ont été échantillonnés à l'aide d'un collecteur original, le "Vent Cap". Des enrichissements de différents types métaboliques (soufre-réducteurs autotrophes et hétérotrophes, sulfato- et thiosulfato-réducteurs, et méthanogènes) à 65 et 80°C ont été positifs dans la majorité de nos échantillons. L'amplification et le séquençage des ADNr 16S bactériens et archaéens a conduit à la détection d'une grande diversité de séquences. Les Proteobacteria epsilon dominent généralement les banques de séquences bactériennes et sont détectées avec les Desulfurobacteriales en forte proportion par hybridation in situ. Des séquences d'Archaea communément isolées en milieu hydrothermal profond, telles que les Thermococcales, les Methanococcales et les Archaeoglobales ont également été détectées. L'utilisation combinée de différentes méthodes moléculaires et de méthodes culturales nous a permis de dépasser les limitations inhérentes à chacune de ces méthodes et de proposer une image des relations s'établissant entre les différentes communautés de micro-organismes présents dans ces deux environnements.
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Citer

Erwan Corre. Approches moléculaires de la diversité microbienne de deux environnements extrêmes : les sources hydrothermales profondes et les réservoirs pétroliers. Biologie moléculaire. Université de Bretagne Occidentale, 2000. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01115381⟩
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