Séminaire de l’école doctorale RP2E 15 janvier 2009 Clarisse Balland Importance de la diversité fonctionnelle des bactéries sur les mécanismes d'altération des phyllosilicates dans les sols Lorrains Laboratoire des interactions microorganismes-minéraux-matière organique dans les sols Directeurs de thèse: Anne Poszwa, Christian Mustin

Contexte: Un objet : le sol Couche superficielle mélange de matière minérale et organique résultant de la transformation de la roche mère sous-jacente ( R) sous l'influence de divers processus au contact de l’atmosphère et de l’hydrosphère Différencié en strates superposées (Horizons A, B, C) R C A A R C B C R R Évolution dans le temps

Contexte: Un processus: Altération minérale Types d’altération physique chimique biochimique Libération d’éléments minéraux essentiels Altération minérale Rôle dans le cycle biogéochimique des éléments Biodisponibilité Contraintes Ecologiques

Site d’étude: Rendzine Cryptopodzol Sol Brun Acide Podzol 4 sols étudiés situés en Lorraine Rendzine Cryptopodzol Sol Brun Acide Podzol

Site d’étude: 4 sols étudiés situés en Lorraine Litière Horizon A (contient de la matière organique) 1 m Horizon B Rendzine Horizon C (Roche mère en cours de désagrégation) Sol Brun Acide Roche mère ( R) Cryptopodzol Podzol

Objectifs: Quantifier les variations des processus d’altération de minéraux silicatés par les bactéries hétérotrophes Rechercher les communautés bactériennes fonctionnelles qui interviennent lors de l’altération de minéraux dans ces sols : (1) type de sol ? (facteurs environnementaux, nature de la roche mère…) (2) constituants de chaque horizon?

Démarche 1ière étape Extraction des bactéries du sol 2ième étape - Dispersion physique du sol dans de l’eau osmosée (1:10) - Séparation des particules de sol et des bactéries par centrifugation en gradient de densité (Nycodenz d= 1.3) 2ième étape Dénombrement de la microflore microflore totale : fixation de la suspension bactérienne par du glutaraldéhyde, coloration à l’acridine orange et comptage sous microscope à fluorescence microflore cultivable : réalisation de suspension-dilution et étalement sur boite de Pétri contenant le milieu LB (Luna et Bertani) 3ième étape Test du potentiel d’altération des communautés bactériennes

Profil d’altération des communautés bactériennes Démarche 3ième étape Profil d’altération des communautés bactériennes Biotest CLWP Milieu minéral nutritif Bactéries (106/mL) Glucose 10 mg phlogopite Détermination directe par spectrophotométrie Métabolites produits (CI) 200 µL pH Fer glucose 3 µL

Résultats: Dénombrement de la microflore cultivable Horizon riche en matière organique Horizon minéral a b c cde cd e d de 1,0E+02 1,0E+03 1,0E+04 1,0E+05 1,0E+06 Cryptopodzol Podzol Rendzine Sol Brun Acide 1,0E+07 + de bactéries cultivables dans la rendzine (sol riche) Sous forêt (sols pauvres), + de bactéries dans les horizons riches en MO Analyse de Fisher (LSD)-Intervalle de confiance 95 %

Résultats: Mise en place d’un modèle d’altération chimique Basé sur un modèle « surface contrôlée » empirique de dissolution de silicates (Malmström et al. 1997) RFe = kH (aH+) m + kL (aL) l , kH et KL: taux de dissolution n et m ordre de la réaction Complexolyse citrate 10-2 M gluconate 10-2 M HNO3 Acidolyse

Résultats: mise en évidence d’un effet vital pH -10 -9,5 -9 -8,5 -8 -7,5 -7 -6,5 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 RFe Cryptopodzol Sol Brun acide Podzol Rendzine Complexolyse Acidolyse RFe = kH (aH+) m + kL (aL) l+ b Le facteur  intervient dans les processus de mobilisation/immobilisation, acidification/complexation --> effet vital

Résultats: évaluation du potentiel d’altération de communautés bactériennes 10,00 Horiz riche en MO STC y = 10,152x + 92,286 Horiz minéral 9,00 R 2 = 0,8059 8,00 7,00 PC % (C produit/ C utilisé) 6,00 SBA C PE 5,00 PA1 y = 3,6731x + 32,086 R 2 = 0,6227 4,00 SBA B 3,00 STA1 PBh 2,00 STBs Rz A1 STE 1,00 PBs SBA A1 Rz B/C 0,00 Bonne corrélation entre le % de C produit par les bactéries et le fer en solution 2 stratégies différentes r et k d’altération des minéraux par des bactéries --> fonction de la teneur en MO -9,25 -9 -8,75 -8,5 -8,25 -8 -7,75 -7,5 R Fe

Conclusion: Perspectives: EFFET SOL sur le mécanisme d’altération par les communautés bactériennes: podzol et sol brun acide : acidolyse rendzine et cryptopodzol : complexolyse EFFET des constituants des horizons horizon riche en MO : stratégie k horizon pauvre en MO : stratégie r Perspectives: Identifier les acides organiques libérés par les bactéries lors de la dissolution des minéraux Caractériser ces communautés en étudiant plus spécifiquement les souches bactériennes impliquées dans ces mécanismes Étendre cette étude à d’autres types de sols

Merci pour votre attention