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Certaines de ces spores bactériennes étaient attachées à des grains de poussières. La concentration oscillait entre 103 et 10 4 cellules/ml et montraient une assez bonne corrélation avec la concentration de poussières et le climat, suggérant que la poussière et les micro-organismes furent déposés dans la neige de préférence durant des périodes glaciaires lorsque la vitesse du vent était élevée.Les glaces prélevées à ~150 m au-dessus du lac Vostok et à plus de 3500 m de profondeur présentaient une concentration microbienne oscillant entre quelques centaines et 10000 cellules/ml.
Dans la glace de Hans Tausen du Groenland, en 1999 E.Willerslev et son équipe ont identifié 57 taxa d’eucaryotes distincts (champignons, algues, plantes, protistes) à des profondeurs correspondant à un âge compris entre ~2000 et ~4000 ans. S.Gruber et R.Jaenicke ont estimé la concentration à ~3000 cellules/ml. L.-J. Ma et son équipe ont identifié des champignons âgés de 140000 dans le gisement de GISP2. Leur mise en culture donna une concentration très faible de ~0.1-0.5 cellules/ml. En 1999, B.Christner et son équipe ont tenté de cultiver les bactéries qu’ils avaient extraites des glaces du Groenland, d’Antarctique, du Tibet (glacier de Guliya) et de Bolivie (glacier de Sajama). Dans un milieu de culture, moins de 1% des organismes ont formé des colonies. Aussi paradoxal que cela puisse paraître, le taux de succès fut nettement supérieur lorsque la culture se développa dans un milieu pauvre en nutriment et sur une longue période de temps. Il faut en conclure que les organismes disposant de peu de nourriture eurent suffisamment de temps pour réparer leurs cellules avant que ne commence leur croissance, à l’inverse des cultures riches en nutriments où les organismes ont essayé de croître avant même d’avoir réparé toutes les cellule endommagées par la glace. La glace de Sajama révéla également une plus grande diversité de bactéries que les glaces polaires, ce qui pourrait être lié à la proximité des grands écosystèmes biologiques (Amazonie).
Explorant le pôle Sud en 1999, E.Carpenter et son équipe ont découvert entre 200 et 5000 cellules/ml à la surface de la neige. 10 à 20% des organismes étaient membre des Deinococcus, un genre connu pour son extrême résistance aux rayonnements ionisants et la déssication. Ces animalcules ont continué à se développer, bien que très lentement, sous des températures ambiantes comprises entre -12 et -17°C. Dans les lacs froids d’Antarctique (lac Hoare, Bonney, etc) la concentration bactérienne atteint environ 106 cellules/ml, une quantité qui se limite généralemernt aux régions offrant une activité photosynthétique maximale ou se concentrant dans des couches sédimentaires contenant des particules fondues sous l’action du Soleil.
Un biotope à vous glacer les veines Selon B.Price, du fait que leur métabolisme est ralenti en raison du froid, une population de quelque 10 à 100 cellules/cm3 pourrait survivre durant des centaines ou des milliers d’années si elle peut s’adapter à un milieu liquide acide plongé dans de la glace. Les conditions de survie sont drastiques : pas d’oxygène, pas de lumière, forte pression, basse température, peu de nourriture. Une analyse microscopique a montré que contrairement à la glace d’eau douce du Groenland, la glace salée Antarctique était parcourue par un fin réseau de veines acides qui se développaient aux limites des cristaux. Plusieurs espèces d’archaea et de bactéries sont hyperacidophiles, capables de survivre dans des solution acides au pH de 0. L’une de ces espèces est une bactérie ressemblant à Thiobacillus vivant au Groenland (83°N) dans un pH de 0 et supportant une température de -30°C durant la saison hivernale. L’acide se présente sous forme de gouttes de la taille du micron. Il s’agit d’aérosols pour la plupart insolubles dans les cristaux de glace.
La réaction fournit les éléments nécessaires à la biosynthèse lorsque des enzymes assurent les fonctions de catalyse dans les membranes microbiennes. La réaction chimique est la suivante : Décomposition des méthanosulfonates donnant 55 kcal/mol à -10° C : CH3SO3 ® HS- + HCO3- + H+ Réaction de l’acide formique avec l'acide sulfurique donnant 82 kcal/mol à -10°C: 4 HCOO- + 5 H+ + SO4-- ® HS-- + 4 H2O + 4 CO2 La concentration brute des différents éléments varie en fonction de la profondeur dans la glace Antarctique. Les aérosols déposent également des molécules hydrocarbonées polyaromatiques(PAH), des composants phosphorés solubles provenant des micro-organismes morts ainsi que d’autres composants contenant les éléments essentiels à la vie.
B.Price propose deux scénarii pouvant expliquer de quelles manières les bactéries et les archaea établissent un biotope viable dans les veines glacées : A) Scénario de "Haut en bas". Les microbes emportés par le vent se déposent sur la neige où ils ont quelques milliers d’années pour préparer leur environnement à recevoir la vie dans un milieu très acide; durant cette période l’augmentation du poids de la neige forme de la glace plus ou moins dense. A des profondeurs inférieures à environ 100 m, un système de veines acides ou salines se forme. Lorsque la glace devient très dense il est possible que les microbes migrent en bordure des grains, se rassemblant dans les veines qui se développent aux limites des cristaux. Certains microbes peuvent s’adapter aux conditions hostiles, soit par synthèse de protéines soit par évolution (par exemple en développant un pigment pour se protéger du rayonnement solaire). A faible profondeur, les bulle d'air emprisonné dans des glaces peuvent former les noeuds de réseaux veineux liquides tridimensionnels. Des bactéries aérobies ainsi que des archaea telle que Crenarchaeota pouvant tolérer un peu d’oxygène pourraient ainsi survivre dans les veines du fait qu’elles peuvent accéder à des poches d’air. B) Scénario de "Bas en haut". Des microbes vivant des lieux subglaciaires, des évents ou des fissures du sol peuvent migrer vers la surface le long des veines glacées, extrayant leur nourriture et les éléments de leur survie dans des réactions rédox (oxydo-réduction) dans les veines liquides. Les organismes strictement anaérobies peuvent ainsi migrer de quelques mètres vers la surface. Les archaea anaérobies sont vraisemblablement plus abondantes dans le scénario de Bas en haut.Aux profondeurs où l’oxygène atmosphérique enfermé dans les clathrates, mêmes les méthanogènes qui ne peuvent pas tolérer plus de ~1 ppm d’oxygène, peuvent survivre. Cela pourrait leur permettre de s’adapter à des conditions plus oxygénées. Notons que les archaea strictement anaérobies qui meurent en présence d’oxygène peuvent être détectés par leur autofluorescence lorsqu’ils sont excités à 420 nm, du fait que le pigment F430 devient fluorescent en cours d’oxydation (non-viable). Prochain chapitre Population microbienne dans les glaces
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