Près des trois quarts des microbes terrestres se cachent dans les roches profondes | INSTITUT DE PHYSIQUE DU GLOBE DE PARIS

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  Près des trois quarts des microbes terrestres se cachent dans les roches profondes

Des centaines de chercheurs internationaux membres du Deep Carbon Observatory, dont Bénédicte Ménez et Emmanuelle Gérard de l'institut de physique du globe de Paris, ont publié le 10 décembre à l'occasion de l'AGU 2018 la somme de leurs travaux, estimant que la vie profonde représenterait une masse de 15 à 23 milliards de tonnes de carbone, soit plusieurs centaines de fois plus que celle des 7 milliards d'êtres humains.

 

Nématode (eucaryote) dans un biofilm de micro-organismes. Ce nématode non identifié (Poikilolaimus sp.) venant de la mine d'or Kopanang en Afrique du Sud, vit à 1,4 km sous la surface. © Gaetan Borgonie (Extreme Life Isyensya, Belgique)

Environ 70% des microbes de la Terre vivent dans ses profondeurs, dans des roches autrefois considérées stériles mais où bactéries et autres micro-organismes abondent. Pour la première fois, des chercheurs ont estimé l'ampleur de cette vie profonde ou "intraterrestre". Suite à des centaines de forages, sous les continents et les océans, les chercheurs de cette collaboration internationale de dix ans ont constaté que ces organismes vivent des kilomètres sous la surface, dans la croûte terrestre et ont apparemment évolué séparément de la vie en surface. Un bateau japonais a foré 2,5 km sous le plancher océanique, lui-même à 1,2 km sous la surface des océans, capturant dans ses carottes des microbes jamais observés auparavant et vivants dans une couche de sédiments vieille de 20 millions d'années.

 

Ces microbes sont principalement des bactéries et des archées, des micro-organismes unicellulaires. Certains sont en quelque sorte des "zombies" : ils utilisent toute leur énergie à survivre, sans aucune activité, dans des poches isolées de la surface depuis des temps immémoriaux, des dizaines de millions d'années ou plus. Soumis à une pression extraordinaire et privés de nutriments, ils ne se reproduisent pas et n'ont aucune activité autre que celle de se réparer.

 

D'autres micro-organismes, plus actifs, fascinent les géobiologistes car ils fonctionnent dans un système qui n'a rien à voir avec la surface où toute la chaîne alimentaire dépend de la photosynthèse, qui fait pousser les plantes et permet à un ensemble d'organismes de se nourrir. Ces bactéries tirent leur énergie des roches qui s'altèrent, on parle ici de chimiosynthèse.

 

Le Candidatus Desulforudis a été trouvé vivant dans une faille remplie de fluide et de gaz à 2,8 km sous la surface de la Terre dans la mine d'or Mponeng près de Johannesburg, en Afrique du Sud. Étonnamment, les scientifiques n'ont trouvé aucun autre organisme dans leurs échantillons, faisant de cet écosystème profond le premier à être découvert sur Terre avec une seule espèce. © Greg Wanger (California Institute of Technology, USA) et Gordon Southam (The University of Queensland, Australie)

Les limites absolues en termes de pression, de température et d'énergie pour que la vie soit possible restent un mystère. A ce jour, le record observé de résistance à la chaleur revient à un organisme unicellulaire baptisé Geogemma barossii, repéré dans des sources hydrothermales dans les profondeurs des océans. Il vit, croît et se réplique à 121°C (21° de plus que le point d'ébullition de l’eau).

 

Imaginer ces environnements profonds grouillant de vie donne à réfléchir sur l’exploitation que l’on fait de notre sous-sol, longtemps considéré comme dépourvu de vie. Les opérations de stockage souterrain ont ainsi rarement considéré le rôle potentiel que pourraient jouer ces micro-organismes sur les stockages de gaz à effet de serre comme le CO2, de méthane, d’hydrogène ou de déchets radioactifs. Or, une étude récente menée au sein de l’équipe de géomicrobiologie de l’IPGP a fait la démonstration de la très grande réactivité des écosystèmes profonds aux injections de gaz, influençant le devenir du carbone injecté, les interactions avec la roche et amenant même à un colmatage de la porosité du réservoir.

 

De nombreuses énigmes restent encore à élucider concernant ces microbes sous-terrains :

  • Sur leurs déplacements : de quelle manière les microbes se répandent-ils dans le sous-sol ? Comment peut-on trouver des spécimens identiques aux quatre coins du globe ? Se sont-ils retrouvés dispersés suite à des événements géologiques majeurs (tectonique des plaques, tremblements de terre, bombardements météoritiques…) ou se déplacent-ils eux-mêmes ?
  • Sur leurs origines : la vie a-t-elle commencé dans les profondeurs de la Terre pour migrer ensuite vers la surface ou est-ce l'inverse ? Comment les microbes "zombies" survivent-ils depuis si longtemps sans se reproduire ?
  • Sur leur énergie : Quelles sont leurs sources d'énergie et de carbone principales, le méthane, l'hydrogène, les radiations naturelles...?

 

En savoir plus :

 

Contact : 

Bénédicte Ménez, équipe de géomicrobiologie de l'IPGP

Emmanuelle Gérard, équipe de géomicrobiologie de l'IPGP

Date de publication : 
18 Décembre 2018