Rôle de la redondance fonctionnelle microbienne dans la résilience des sols face aux contaminants et au changement global : Approches métagénomique et traits fonctionnels

Mots clés

bactéries , contaminants , diversité, traits fonctionnels , résistance, résilience

Détail de l'offre

Les sols sont fragiles face aux pollutions et au changement climatique. Les perturbations anthropiques peuvent compromettre leur capacité à fournir des services écosystémiques cruciaux (recyclage des nutriments, stockage de carbone, épuration de l'eau, production de biomasse…), compromettant ainsi la santé des sols et l'habitabilité de nos territoires. Ceci est en partie dû à des modifications de la diversité microbienne causées par les contaminants (métaux lourds, hydrocarbures, pesticides, PFAS, etc.) et les changements globaux (réchauffement climatique, acidification des sols, modification des régimes hydriques). Bien que certaines espèces résistantes compensent la perte de diversité, cette redondance fonctionnelle, qui agit comme un mécanisme de résistance, n'est pas universelle. La vulnérabilité des écosystèmes augmente avec le(s) stress, compromettant leur résilience au-delà d'un certain niveau qu'il reste à définir.
L'objectif de ce projet est d'évaluer de manière fine la réponse taxonomique et fonctionnelle des communautés bactériennes selon les contaminants (type, concentration, disponibilité, mélange…) et les conditions environnementales (température, potentiel redox, pH…). De multiple conditions seront testées afin d'évaluer la résistance des écosystèmes et d'identifier les points de bascules au-delà desquels la résilience n'est plus assurée.

Nous proposons d'étudier la diversité bactérienne au moyen de la combinaison d'outils de métagénomique (séquençage haut-débit de l'ADNr16S), d'une approche basée sur les traits fonctionnels bactériens (inférence fonctionnelle grâce à la base de données BactoTraits) développée récemment au LIEC, et de mesures directes de fonctions microbiennes des cycles du carbone C et de l'azote N. L'impact de contaminants historiques, tels que : i) les métaux lourds (mélange de Zn, Cd, Pb), ii) les terres rares, iii) un métal critique (Li), iv) les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), v) les alcanes, vi) un insecticide, vii) un herbicide mais aussi de contaminants d'intérêt émergents tels que viii) les PFAS (mélange de substances per- et poly-fluorées) sera évalué conjointement aux effets des changements de température, d'oscillations redox, de pH et de cycles d'humectation-sècheresse. Les expériences reposeront principalement sur des approches en microcosmes utilisant un sol Lorrain, via des expériences haut-débit au laboratoire pour tester un grand nombre de combinaisons (contaminant-paramètres physico-chimiques). Ces microcosmes seront suivis au cours du temps pour évaluer les paramètres de résistance et résilience des microorganismes. Cette approche évaluant la réponse des bactéries dans de multiples conditions nécessitera des analyses poussées de biostatistique pour modéliser les réponses observées.