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Pendant toute l'année le lac de Cadagno présente une stratification permanente de ses eaux, La couche supérieure, contenant de l'oxygène, est placée sur une couche anoxique plus dense et très riche en sels dissous. Les bactéries pourpres sulfureuses de l'espèce Chromatium okenii se développent entre les deux couches, à l’interface oxique-anoxique, où elles sont capables de mélanger des volumes considérables d'eau. Ce mélange ne se produit pas par agitation directe des flagelles mais par augmentation de la densité de l’eau due à l’accumulation de ces microorganismes dans une zone étroite où la lumière filtre par la surface du lac et où l’oxygène disparait. De cette façon, la densité par volume dans cette zone étroite augmente et l'eau commence à s’abaisser, emportant avec elle les microorganismes dans un processus connu sous le nom de bioconvection.

Lay summary

Titre du projet de recherche

Influence du processus de bioconvection sur l’écophysiologie microbienne des milieux aquatiques – Analyse en multi-dimension des dynamiques dans la chemocline du Lac méromictique de Cadagno

Lead

Pendant toute l'année le lac de Cadagno présente une stratification permanente de ses eaux, La couche supérieure, contenant de l'oxygène, est placée sur une couche anoxique plus dense et très riche en sels dissous. Les bactéries pourpres sulfureuses de l'espèce Chromatium okenii se développent entre les deux couches, à l’interface oxique-anoxique, où elles sont capables de mélanger des volumes considérables d'eau. Ce mélange ne se produit pas par agitation directe des flagelles mais par augmentation de la densité de l’eau due à l’accumulation de ces microorganismes dans une zone étroite où la lumière filtre par la surface du lac et où l’oxygène disparait. De cette façon, la densité par volume dans cette zone étroite augmente et l'eau commence à s’abaisser, emportant avec elle les microorganismes dans un processus connu sous le nom de bioconvection.

Contenu et objectifs du travail de recherche

L'objectif principal de ce projet est d'étudier les effets du processus de bioconvection sur l'écophysiologie des principales espèces microbiennes dans les milieux aquatiques. Grâce à une approche multidisciplinaire, les conditions environnementales physico-chimiques nécessaires au développement optimal des microorganismes seront d'abord déterminées. Par la suite, les effets éco-physiologiques de ce processus seront analysés à travers la préparation de microcosmes en laboratoire et directement dans le lac (grâce aux structures du Centre de Biologie Alpine de Piora). À la fin de ce projet, les conséquences de la bioconvection sur l'écosystème microbien du lac seront étudiées.

Contexte scientifique et social du projet de recherche

On suppose que les bactéries phototrophes sulfureuses étudiées dans ce projet sont parmi les premières formes de vie apparues sur la Terre lorsque l'oxygène n'était pas encore présent. Ces microorganismes primitifs pourraient donc représenter le point de départ de tout le processus évolutif qui a conduit à une présence massive et hétérogène de la vie sur notre planète. La comparaison et les interactions de différentes espèces de bactéries phototrophes sulfureuses très similaires du point de vue écologique, mais très différentes au niveau physiologique, révéleront des détails importants sur trois lignes évolutives distinctes pour le 3 populations bactérienne principales du lac.

Mots-clés

Bioconvection, Chromatium okenii, lac de Cadagno, cycle du soufre, fixation du CO2.

1 octobre 2018