Génétique et génomique des microorganismes piézophiles des sources hydrothermales océaniques

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Génétique et génomique des microorganismes piézophiles des sources hydrothermales océaniques

profondes : adaptation aux hautes pressions

hydrostatiques chez l’archée piézo-hyperthermophile : Thermococcus barophilus, apport de la génétique et

impact des hydrogénases

Tiphaine Birien

To cite this version:

Tiphaine Birien. Génétique et génomique des microorganismes piézophiles des sources hydrother- males océaniques profondes : adaptation aux hautes pressions hydrostatiques chez l’archée piézo- hyperthermophile : Thermococcus barophilus, apport de la génétique et impact des hydrogénases.

Microbiologie et Parasitologie. Université de Bretagne occidentale - Brest, 2018. Français. �NNT : 2018BRES0018�. �tel-03166816�

T HESE DE DOCTORAT DE

L

'UNIVERSITE

DE BRETAGNE OCCIDENTALE

COMUE UNIVERSITE BRETAGNE LOIRE

ECOLE DOCTORALE N°598 Sciences de la Mer et du littoral Spécialité : Microbiologie

Génétique et génomique des microorganismes piézophiles des sources hydrothermales océaniques profondes (Adaptation aux hautes

pressio h d a i e che l a ch e piézophile : Thermococcus barophilus, apport de la génétique et impact des hydrogénases).

Thèse présentée et soutenue à l IUEM, Pl a le 24 avril 2018 Unité de recherche : LM2E-UMR6197 UBO-CNRS-Ifremer

Par

Tiphaine BIRIEN

Rapporteurs avant soutenance :

Marie-Thérèse GIUDICI-ORTICONI Directrice de recherche, CNRS, Marseille Philippe OGER

Directeur de recherche, INSA Lyon

Composition du Jury :

Marie-Thérèse GIUDICI-ORTICONI

Directrice de recherche, CNRS, Marseille

Présidente du Jury

Gwennola ERMEL Professeure, Université de Rennes 1

Jacques OBERTO Directeur de recherche, CNRS, Paris Co-directeur de thèse

Yann MOALIC Enseignant chercheur, Université de Bretagne Occidentale

Directeur de thèse

Mohamed JEBBAR Professeur, Université de Bretagne Occidentale

Après avoir cherché sans trouver, il arrive qu on trouve sans chercher

Jerome Klapka Jerome

“La mer est tout ! Elle couvre les sept dixièmes du globe terrestre… C est l immense désert où l homme n est jamais seul car il sent frémir la vie à ses côtés.

J. Verne (Vingt mille lieues sous les mers)

Les micro-organismes peuvent faire ce que vous voulez. Il suffit d imaginer comment

Koki Horikoshi, spécialiste japonnais des extrêmophiles

Henn Kim, Black Wave

Remerciements

Il est difficile de définir trois années de thèse, c est court et long à la fois entend-t- on souvent une chose est sûre en ce qui concerne le nombre de belles rencontres que l on a la chance de faire pendant ces trois années Entre simple rencontre ou collaboration, des personnes rentrent, passent dans notre vie et parfois y restent, mais dans tous les cas nous gardons tous une trace de ces passages et la plupart du temps de bons souvenirs des moments passés ensemble

Je tiens tout d abord à remercier Mohamed Jebbar, Didier Flament et Anne Godfroy, pour m avoir permis de réaliser ma thèse au sein du LM2E. Je remercie l ensemble des personnes travaillant ou ayant travaillé au sein des deux UMR (composante UBO et IFREMER) durant mes années passées au sein du laboratoire.

Merci Mohamed pour m avoir confié ce projet de thèse, un projet certes de longue haleine, jalonné de hauts et de bas, mais qui reste une première expérience professionnelle tellement formatrice. Merci de m avoir fait confiance pour la campagne océanographique chinoise COMRA DY 34, cette expérience sur le Da Yang Yi Hao a été une véritable aventure autant sur le plan professionnel qu humain. Une aventure certes un peu redoutée mais tant attendue, et qui m a beaucoup appris. Je profite d évoquer cette expérience pour remercier le laboratoire

« key laboratory of marine biogenetic ressources of third institute of oceanography » et l ensemble des personnes qui étaient présentes sur ce mois et demi de navigation au sud-ouest de l Océan Indien.

Je remercie tout particulièrement Yann Moalic, co-encadrant de mon stage de M2 et de ma thèse, pour son aide pour la compréhension des outils moléculaires, le travail à la paillasse; mais aussi pour son soutien moral, son franc parlé et ses innombrables phrases cultes notamment la réplique « pourquoi dès que je tente un truc de dingue ça foire » lors du concours de création de plasmide, ses nombreuses excuses pour ne pas faire de jogging le midi avec Steph et Alex, et le fameux « je me casse».

Je tiens également à citer Axel Thiel, investigateur du projet « génétique et

adaptation à la pression » pendant son post doctorat au LM2E. Merci de m avoir

fait confiance pour le stage de M2, de m avoir formée sur le sujet, et d avoir toujours trouvé les mots justes pour que je continue à avancer malgré les difficultés et la pression. Le sujet de stage a débouché sur un financement de thèse, tu n étais pas à nos côtés pour continuer les manips, mais tu es et resteras le maître de la transformation chez Thermococcus barophilus .

Je tiens à remercier Gishlaine Henneke, Christian Jeanthon et Jacques Oberto pour leur bienveillance et leurs conseils lors des comités de thèse.

Je remercie l équipe technique du LM2E, Nadège, Myriam et Stéphane, plus anciennement Morgane et Alex, pour leurs conseils, et leur travail de tous les jours afin d assurer la bonne gestion du laboratoire.

Je remercie l ensemble des chercheurs et enseignants chercheurs. Beaucoup ont contribué pendant leur cours à développer mon intérêt pour la microbiologie, et à me donner envie de continuer dans la recherche, même si ce n est pas chose aisée. Merci donc à Marc Leromancer, Gwenaelle Leblay, Frédérique Duthoit, Karine Alain (petit clin d il le j e Chi e, e Af i e d S d The hile , que nous avons eu la chance de partager et les petites pauses mots croisés du midi), Lois Maignien, et une spéciale dédicace à Claire Geslin, qui est vraiment une super enseignante.

Je remercie le côté Ifremer du LM2E, et plus particulièrement Erwan et son thésard Sébastien pour m avoir consacré de leur temps quand j avais besoin de faire des mesures d hydrogène au micro-GC ; bon courage pour la fin de ta thèse Séb. Je remercie également Raphaël, Patricia et Christine. Un petit mot pour l équipe réplication : Didier, Gishlaine, Rémi, Audrey et Sébastien Laurent. Merci à tous pour votre bonne humeur.

Je remercie Stéphanie Renard, la fille de l île d Ouessant pour son investissement au sein du laboratoire, que ferait-on sans notre secrétaire mais au-delà du travail je te remercie pour ta présence, nos conversations, nos petites pauses goûters avec Mimi, nos discussions sur Yann Tiersen.

Myriam, mon autre confidente, je te remercie pour ta disponibilité, ton dynamisme,

ton oreille toujours attentive. J ai adoré nos discussions sur tes nombreuses activités.

Nadège, impératrice des Mr/Mme, merci pour ta bonne humeur, ton rire si communicatif, pour tous les bons moments partagés lors de nos associations de nom de famille/prénom avec Sam et Alex, puis Sarah et Stéphanie. Merci également pour l idée des petits cadeaux pendant la campagne océanographique, une idée géniale qui fait du bien au moral!

Alex ou le Mac gyver du labo, c est un peu l image que j ai de toi, capable de tout réparer avec brillo, mais également une personne gentille, simple et dotée d un humour et de jeux de mots comment dire, toujours là où on ne les attend pas!!! Ton départ nous a vraiment rendu triste, plein de belles choses pour la suite à Morlaix.

Sam aussi dit Sam le pompier, mon deuxième concurrent pour les Mr/Mme, merci pour les bons moments partagés, tes petites blagues/petits mensonges qui me faisaient bien rire.

Je tiens à remercier Sandy et Thierry, d une part pour leur savoir-faire en informatique (dépassant largement le mien), on se souvient des fameuses

« infections » à deux reprises de mon ordi pro par Yann ; mais aussi et surtout pour leur bonne humeur.

Merci également à Sophie et Yannick, que serait mes passages matinaux devant l accueil de l IUEM sans votre bonne humeur quotidienne.

Kévin alias Batman, mon coéquipier/binôme durant le master, est devenu un ami par la suite, merci pour tes phrasés poétiques, ton humour. Je profite d avoir évoqué mes années de Master pour remercier ma petite Sam pour son amitié, j ai découvert une personne en or et Christian « l espagnol » également une personne que j ai eu plaisir à connaitre.

Je remercie les deux stagiaires de Loïs que j ai eu la chance de rencontrer en M2, Clarisse pour nos repas partagés au RU et les recherches actives de mots fléchés avant de reprendre le travail, Flo alias poney indigo pour sa passion pour la science et l informatique, vous êtes vraiment deux personnes attachantes. Jordan, merci pour ta bonne humeur, ta connaissance du milieu marin, n est pas guide bilingue à Océanopolis qui veut. Bon courage pour la fin de vos thèses. Ellynn

« l i la dai e de c » la stagiaire de Matty, merci pour ta simplicité, de nous

avoir fait partagé ton don pour la cuisine à travers tes nombreux gâteaux, un délice

à chaque fois.

Je tiens à remercier l ensemble des personnes qui ont travaillé à mes côtés pendant ma thèse. J ai eu le plaisir d encadrer Marion Gardette lors de ma deuxième année de thèse, on s est bien cassé les dents sur les manips pressions que l on a enchaînées de semaine en semaine. On se souviendra de la technique du hérisson encore longtemps, un concept peut être à breveter. Une personne formidable, travailleuse, avec toujours de bonnes idées, je te souhaite le meilleur pour la suite, j étais vraiment heureuse quand j ai appris pour ta thèse, tu le mérites.

Je remercie mes collègues et amis thésards/post-docs, avec qui j ai partagé mon bureau, Coraline, merci pour nos petites séances potins avec notre fameuse expression « mammouth sous coquillage ». Merci Matthieu pour tes répliques cultes, pour ta voix cristalline toujours prête à chanter des morceaux qui rentrent dans la tête. Merci à Cess, d avoir été présente et de m avoir soutenue dans les bons et mauvais moments. Un grand merci à Damien (merci pour ton soutien et pour ton aide quand j en avais besoin pour les manips et autre) et à Gwen (bon courage pour cette proche fin de thèse). Merci à Mélanie, Charlène, Vincent, Yang, Junwei, Sabrina, Sarah, Marc, Blandine, Caroline, David, Pierre et Marion. Bon courage à tous pour la continuation de vos recherches.

Une petite pensée pour les thésards devenus grands, avec qui j ai eu l occasion de passer de bons moments : Greg, Julien, Fred, Simon, Gaëlle et Sandrine . Bonne continuation pour les stagiaires actuels et peut être la relève à venir: Virginie, Paul et Amandine. Une pensée pour feu Extrême et Pression, les poissons rouges qui nous supportaient dans le bureau.

Je n ai pas eu la chance d enseigner durant ma thèse, cela n a pas été facile à accepter; mais je voulais remercier Anouck de m avoir proposé l UE sciences et société pendant la deuxième année de thèse. J ai adoré m investir dans ce projet et j ai une pensée pour les M2 qui ont travaillé à mes côtés pendant 2 mois: Antoine Briand, Roxane Boullard, Sylvain Dutaut, Jérémy Fauchet, Gauthier Nourdin, Gaëtan Olivier, Nicolas Richet, Kévin Tallec (notre chef, créateur des pinatas), Clément Tanvet, Jordan Toullec et Emilie Vanpeene. On s est bien amusé. Certains sont en thèse à l heure actuelle, bon courage à vous. Une mention spéciale pour Gaëtan, je te souhaite pleins de réussites.

Merci aux personnes du LEMAR, que j ai eu l occasion de croiser, voir avec qui

j ai sympathisé. Gene, merci pour les discussions quand on se croisait dans les couloirs. Couloirs qui ont eu la chance d exposer tes jolies photos.

Je remercie également mes amies : Mélanie, Sandra et Sophie, pour m avoir permis de décompresser quand j en avais besoin, d avoir toujours été compréhensives, et pour nos aprems girly du samedi en ville, nos pauses café à Izee, nos soirées, les nombreux petits restos pour votre présence dans ma vie tout simplement. «Je veux vivre le reste de ma vie à vivre de petites et grandes aventures avec les gens que j aime cette phrase n est pas de moi, mais voilà ce que m inspire notre amitié, encore beaucoup de moments tout à la fois simples et passionnants à vivre avec vous trois.

Un énorme merci à Nadège, Gwendoline et Guillaume (mon Guigui) pour votre sincère amitié.

Je remercie et encore le terme n est pas suffisant face à la reconnaissance et l amour que je leur porte, ma famille: mes parents pour leur implication dans tout ce que j ai entrepris, leur intérêt pour mes projets que ce soit la thèse mais également tous les autres, leur soutien sans limite, les paroles réconfortantes, le partage des bons comme des mauvais moments. Je pense que sans vous je n en serai pas là. Un grand merci à mon frère, pour notre complicité, on le sait bien on pourra toujours compter l un sur l autre. La vie nous apprend qu on a rarement besoin de grands discours quand les sentiments sont sincères. Merci à ma mamie pour son soutien, nos discussions, les petits mots laissés sur mon répondeur. Tu n auras pas vu la fin de ce travail, je pense à toi.

Enfin un énorme merci à Antoine, de partager ma vie et pour son soutien sans limite.

La fin de la thèse n est pas une période facile, mais tu étais à mes côtés dans ce

moment, encore merci. Je nous souhaite encore pleins de belles aventures, je t aime.

A ant-propos

Vi re dans les grands fonds : une question d adaptation ?

La ie est largement rependue sur Terre, compris dans les niches cologiques o r gnent des param tres ph sico-chimiques les plus e tra agants et e tr mes : absence d o g ne, temp rature, pH, osmolarit , teneur en eau, pression La qualification d un biotope d e tr me est d form e par notre propre perception, puisqu il s agit premi rement d une ision tr s anthropocentr e : des milieu hostiles l homme et o toute ie humaine semble impossible . Cependant tout biotope d fini par une aleur faible ou forte d au minimum un param tre majeur influen ant les c cles itau peut tre agr de ce qualificatif (Gargaud et al., 2007).

La d cou erte du microbiologiste am ricain Thomas Brock en 1969, d un microorganisme The a a ic , se d eloppant dans les sources chaudes (50-90 C) du parc de Yello stone au Etats Unis, jusqu alors consid r es comme st riles, ont bala les id es re ues. D s lors les milieu e tr mes de la plan te allaient faire l objet de nombreuses in estigations Les sources h drothermales oc aniques profondes, r gions ponctuelles de fortes acti it s olcaniques, situ es dans les grands fonds, font partie de ces endroits a i i hostiles ; du fait des conditions de temp rature, de pression h drostatique et de la composition du fluide ano ique r duit qui mane de ces difices.

En d pit de ces contraintes les chemin es h drothermales sont consid r es comme de ritables oasis de ie. Le terme d e tr mophile qualifie ces esp ces poss dant la particularit de se d elopper dans des conditions flirtant a ec les limites de la ie. Ces d cou ertes ont fait reculer les limites ph siques et chimiques connues de la Vie sur Terre, et ont aussi conduit r iser les h poth ses de la ie de t pe Terrestre sur d autres plan tes du s st me solaire : l e obiologie. L int r t d tudier les en ironnements profonds et les esp ces associ es, est de rendre compte de la aste biodi ersit qu ils abritent, des m canismes mis en u re par ces organismes pour s adapter ( oies m taboliques et mol cules originales) et aloriser terme les recherches fondamentales par des applications inno antes en biotechnologie. La biotechnologie des e tr mophiles a pour objectif de rechercher et d e ploiter ces ressources naturelles de biomol cules, comme les en mes, les biopol m res, les m tabolites secondaires.

Le projet de th se ise lucider les bases des signatures mol culaires de l adaptation au fortes pressions h drostatiques, che le mod le arch en The c cc ba hi . Cette arch e fait l'objet d' tude depuis une di aine d ann es au LM2E et pour laquelle un outil g n tique a t d elopp au laboratoire (Thiel et al., 2014), qui ser ira de support biologique. Un olume important de la biosph re est soumis au hautes pressions h drostatiques, et pourtant l impact de ce param tre sur l adaptation et la ph siologie des organismes reste encore peu tudi .

Table des matie res

Table des illustrations Liste des abréviations

Introduction

I. La découverte de la biosphère profonde………...

I.a. Les abysses, un environnement aux conditions extrêmes……….

I.b. La découverte des sources hydrothermales océaniques profondes………...

I.c. La pression: le paramètre physique majeur des grands fonds………...

II. Les microorganismes adaptés à la vie sous pression………..

II.a. Les débuts de la microbiologie abyssale………...

II.b. Diversité des procaryotes psychro-piézophiles………

II.c. Diversité des procaryotes des sources hydrothermales profondes………...

III. La pression hydrostatique et ses effets

III.a. Les effets de la pression sur les cellules………...

III.a.1. Influence de la pression sur les acides nucléiques………..

III.a.2. Influence de la pression sur la membrane cellulaire……….

III.a.3. Influence de la pression sur les protéines………..

III.a.4. Influence de la pression sur la traduction………..

III.a.5. Influence de la pression sur le pH intracellulaire……….

III.b. Les adaptations aux HPH chez les piézophiles………

III.b.1. Gènes régulés par la pression………..

III.b.2 Adaptations structurales des biomolécules………...

III.b.3. Régulation du stress pression………...

IV. Métabolisme de l’hydrogène

IV.a. Les hydrogénases….………

IV.a.1. (Ni-Fe)-hydrogénases………...

IV.a.2. (Fe-Fe)-hydrogénases………..

IV.a.3. Hydrogénases sans métaux………

IV.b. Le métabolisme de l’hydrogène chez les The m c ccale ………

IV.b.1. Les hydrogénases des The m c ccale ………..

IV.b.2. Rôle des différentes hydrogénases ………..

IV.b.3. Influence du soufre dans le métabolisme………

IV.b.4. Le régulateur transcriptionnel SurR ………..

IV.c. Les hydrogénases chez The m c cc ba hil ………..

V. Etudes physiologiques par des approches de génétiques

V.a. La découverte du troisième domaine du vivant……….

V.b. Les intérets des archées………...

V.c. Les transferts génétiques chez les archées………

V.c.1. La transformation……….

V.c.2. La conjugaison……….

V.c.3. La transduction………...

V.d. Les défis de la génétique des archées………..

V.e. L’outil génétique développé chez The m c cc ba hil ………...

VI.

Objectifs de la thèse

Matériel et Méthodes

I. Outil génétique

I.a. Matériel biologique……….

I.b. Milieu de culture………....

I.b.1. Milieu TRM………...

I.b.2. Milieu LB………...

I.c. Construction des plasmides………...

I.c.1. pUPH………...

I.c.2. Liste des plasmides construits……….

I.d. Transformation dans The m c cc ba hil ……… ..

I.d.1. Etape de transformation...

I.d.2. Sélection des mutants………

I.d.3. Extraction/purification de l’ADN génomique et vérification des mutants…

I.d.4. Réalisation de stries sur TRM complémenté en Simvastatine et TRM………...

I.e. Tests de croissance en milieu liquide……….

II. Caractérisation des mutants hydrogénases

II.a. Suivi de croissance des mutants hydrogènases sous pression...

II.a.1. Préparation des seringues………

II.a.2. Mise en pression des incubateurs………...

II.a.3. Dénombrement cellulaire……….

II.a.4. Contraintes liées à la pression………...

II.b. Mesures d’hydrogène………...

II.b.1. Préparation des fioles ……….

II.b.2. Mesures au micro-GC………

Résultats

Chapitre I : Amélioration de l’outil génétique

I.a. Contexte de l’étude………

I.b. Tests de sensibilité de T ba hil MP sauvage à la 6-MP………...

I.c. Construction de T ba hil TERMP ……….

I.d. Résultats de la transformation de T ba hil MP par le plasmide pUPH1…..

I.e.Tests de sensibilité des souches mutées……….

I.f. Efficacité du nouveau marqueur de sélection………

I.g. Conclusion de l’étude………...

Chapitre 2 : Obtention et caractérisation des mutants hydrogénases

II.a. Construction des mutants hydrogénases………

II.a.1. Contexte de l’étude………..

II.a.2. Obtention des mutants……….

II.a.2.a. Obtention du mutant mbh ( mbh)………...

II.a.2.b. Obtention des mutants hI ( hI) et hII ( hII)………

II.a.2.c.Obtention du mutant mbh c dh ( c mbh) et du double mutant

mbh mbh c dh ( mbh c mbh)……….

II.a.2.d. Obtention du mutant mb ( mb )………

II.a.3. Vérification de l’absence du plasmide………..

II.a.4. Conclusion de l’étude……….

II.b. Caractérisation des mutants hydrogénases………..

II.b.1. Contexte de l’étude………..

II.b.2. Résultats des croissances des mutants hydrogénases sous pression………..

II.b.2.a. Croissances à 0,1 MPa………...115 II.b.2.b. Croissances à 40 MPa et 70 MPa………...

II.b.3. Résultats de la production d’hydrogène des mutants hydrogénases………..

II.b.4. Discussion et conclusion de l’étude………..

II.b.4.a. Croissance des mutants hydrogénases et production d’H2 à 0,1MPa……...

II.b.4.b. Croissance des mutants hydrogénases sous pression………..

Discussion générale et conclusion

Bibliographie

Valorisation des travaux de thèse

Table des illustrations

Liste des figures :

Fig e 1: C e an e ale ch ma i e de la bi h e f nde ... 1

Fig e 2: L cali a i n de i e h d he ma

4

Fig e 3: Re en a i n ch ma i e d' ne ce h d he male ... 5

Fig e 4: Ph g a hie d' n f me n i

6

Fig e 5: E l i n de la den i cell lai e de mic gani me en f nc i n de la e i n ... 8

Fig e 6: Le effe de la e i n la cell le ... 17

Fig e 7: Ada a i n de li ide a ch en a c ndi i n en i nnemen ale che M.

Fig e 8: Le effe de HPH le m ab li me de S. ce e i ae e acidifica i n de la ac le

Fig e 9: Re en a i n ch ma i e d me T R/S che P.

Fig e 10: F nc i nnemen d me e i a i e de She anella ben hica 0,1 e 60 MPa 25 Fig e 11: S c e de i e ca al i e de h d g na e

35

Fig e 12: M ab li me de h d g na e

Fig e 13: Le g la e an c i i nnel S R ... 44

Fig e 14: Le i d maine d i an

Fig e 15: Le an fe g n i e che le a ch e

Fig e 16: M h de de di i n de g ne ... 63

Fig e 17: Le challenge a e die le a ch e

66

Fig e 18: Sch ma d inci e de l' il g n i e che T. ba

70

Fig e 19: Sch ma ca i la if de l' a e d' b en i n de ec e la midi e

Fig e 20: P inci e de la PCR de ifica i n de l' b en i n de m an

Fig e 21: Sch ma ca i la if de la an f ma i n che T. ba

Fig e 22: Inc ba e ha e e i n /ha e em a e (T Ind ie) ... 89

Fig e 23: Sch ma ca i la if de a e de i i de c i ance e i n ... 90

Fig e 24: Bi ac e HP em

92

Fig e 25: Me e a mic -GC ... 93

Fig e 26: Te de en ibili la 6-MP de che T. k daka en i e T. ba

Fig e 27: C n c i n d la mide UPH ... 98

Fig e 28: Sch ma e lica if de l' il g n i e am li

99

Fig e 29: Gel de ifica i n de la an f ma i n ... 101

Fig e 30: Te de en ibili de m an b en

Fig e 31: Le h d g na e cibl e dan ce e de ... 107

Fig e 32: Gel de ifica i n de m an

108

Fig e 33: Gel de ifica i n de m an

Fig e 34: Gel de ifica i n d m an

Fig e 35: Gel de ifica i n de l' b en i n d m an

Fig e 36: C i ance de m an h d g na e 0,1 MPa a ec e an f e ... 115

Fig e 37: C i ance de m an h d g na e 40 MPa, a ec e an f e ... 117

Fig e 38: C i ance de m an h d g na e 70 MPa, a ec e an f e ... 117

Fig e 39: P cen age de d c i n d'h d g ne a le m an e i i de le

c i ance

120

Liste des tableaux :

Tablea 1: Le i hile ch hile i l

Tablea 2: Le i hile he m hile e h e he m hile i l

Tablea 3: Le h d g na e che le The m c ccale

38

Tablea 4: E e i n de g ne c dan le h d g na e de T. ba

, en f nc i n de a ia i n de e i n ... 46

Tablea 5: E em le de ec e en che ce aine a ch e

56

Tablea 6: M h de de d li ance de l'ADN che ce aine a ch e

58

Tablea 7: E em le de me de an f ma i n che le a e g e d'a ch e

60

Tablea 8: E em le de m cani me de c nj gai n che le S lf l bale

Tablea 9: E em le de m h de de lec i n e c n e- lec i n efficace che le a ch e 68 Tablea 10: Tablea ca i la if de che de l' de ... 73

Tablea 11: Li e de am ce

Tablea 12: S ence de am ce ili e la ifica i n de m an

84

Tablea 13: Cl e h d g na e di dan ce e de ... 107

Tablea 14: Taille de am lic n a end

108

Liste des abre viations

aa : acide amin

ADN : Acide d so ribonucl ique Ampi: Ampicilline

ARN : Acide ribonucl ique ARNt : ARN de transfert ADP : Ad nosine diphosphate ATP : Ad nosine-5 -triphosphate C : c st ine

C : degr celsus

Cell.mL^-1 : Cellule par millitre CO : mono de de carbone CO2 : Dio de de carbone

CRISPRS: Clustered regularl interspaced short palindromic repeats dNTP: D so ribonucl otide

DHA: Acide docosahe ano que (C22:6 -3) e^- : lectron

EDTA: Acide Eth l ne Diamine Tetraac tique EPA: acide icaosapentano que (C20:5 3) 5-FoA: 5-Fluoorotic Acid

FP : Fau positif g: gra itationnel g/L: gramme/litre h: heure

His: Histidine

HMG-Coa: 3-h dro -3-m th lglutar l-coen me A HPHs: Hautes Pressions H drostatiques

H2 : h drog ne

H2S : Sulfure d h drog ne

IPTG: Isoprop l -D-1-thiogalactop ranoside j: jour

KDa: Kilodalton Km: Kilom tre L: litre

LB: Luria Bertani

LUCA: Last Uni ersal Common Ancestor m: m tre

min: minute

Mbh: Membrane bound h drogenase

Mbh Codh: Carbon mono ide deh drogenase Mb : Membrane bound o doreductase mM: millimolaire

MPa: m gapascal

MPa.Km^-1 : m gapascal par kilom tre 6-MP: 6-m th lpurine

NAD: Nicotinamide ad nine dinucl otide

NADPH: Nicotinamide ad nine dinucl otide phosphate

Nsr: NAD(P)H linked sulfur reductase

OmpH: Outer membrane protein H, g ne associ L OmpL: Outer memebrane protein L, g ne associ H ORF : Oepn Reading Frame

pb: paire de base PC: Phosphatid lcholine

PCR: Pol merase Chain Reaction pdo: protein disulfide o doreductase PE: Phosphatid l thanolamine

PEG: Pol th l ne gl col PF: flagelles polaires PFA: Paraformald h de PG: phosphatid lgl c rol PL: Flagelles lat rau pH : potentiel H drog ne

PUFAs: acides gras pol insatur s Pur: Purine

P rF: Orotodine-5 -monophosphate d carbo lase ROV: remotel operated ehicle

RPM: Rotation par minute SDS: Dod c lsulfate de sodium SHI: Sulfh drogenase I

SHII: Sulfh drogenase II Sim: Sim astatine

SurR: R gulateur transcriptonnel (Sulfur response) T: temps

TAE: Tris Acetate EDTA Taq PFU: Taq pol m rase TE: Tris EDTA

To R/To S : prot ine membranaire qui acti e les g nes de irulences de Vib i ch e ae TRM: Thermococcus Rich Medium

T.b: T. ba hi t: The c cc ba hi ild t pe T.K: T. k daka e i : The c cc k daka e i

s: seconde S: soufre

M: micromolaire U: unit

UV: ultra iolet V: Volt

VTA: Voltae tranfert agent

Xgal: 5-bromo-4-chloro-3-indol l-b ta-D-galactop ranoside + g ne : mutant de d l tion

Introduction

I. La découverte de la biosphère profonde

I.a. Les abysses, un environnement aux conditions extrêmes

Le ab e , d g ec ancien ab an f nd, d ne f nde immen e , d ignen le f nd c ani e i enden de f nde im e i nnan e de l de 2000 m e . Ce c m a imen ab al d ne f nde m enne de 3800 m e , ec e 80% de la e ficie de f nd ma in , ce i e en e l de 65% de la face de n e lan e ble e (Fang and Ba lin ki, 2008)(Janna ch and Ta l , 1984; Oge and Jebba , 2010) (figure 1).

Fig e 1: Co pe an e ale ch ma i e de la bio ph e p ofonde (Micho d, 2014; Oge and Jebba , 2010)

Le ligne o ge e ble e ep en en la emp a e e la p e ion limi e po la ie.

A de elle f nde le a am e h ic -chimi e n diff en de ce c nn en face e a a ai en c mme c n aignan . Le g and f nd n ca ac i a ne absence de lumière, achan e celle-ci ne n e e dan la c che ie e de la

c l nne d ea , la h n h e e d nc limi e ne cen aine de m e de f nde (Van e el e al., 2010). A ing m e de f nde , il n a l d agi a i n e ficielle.

Le c le e m en e e . A 200 m gne enc e ne ag e cla c c lai e.

Mai 300 m, c e la n i e nelle- a e le m ignage d ne l ng e b d d n bme ible .

Le f nd c ani e n de milie oligotrophes (Janna ch and Ta l , 1984), e l 1%

d ca b ne de la d c i n imai e h n h i e de face e e f me a ic lai e (neige ma ine). En ce i c nce ne le températures, elle n faible mai ela i emen c n an e a ec ne abili a i n de 2 C 3000 m, e ne cilla i n en e 0,5e 1 C de f nde de 5000 m, l e ce i n de la m di ann e (13 C) e de la me

ge (22 C).

Enfin l n de a am e h i e maje e la f e pression hydrostatique, d finie c mme la f ce e e c e a ne c l nne li ide ne face, e a gmen an de 10 MPa (m ga a cal) le kil m e (10 MPa.Km^-1) dan la c l nne d ea e de 20-30 MPa.Km^-1 a ni ea de che e dimen . La f e de Ma ianne , i d ien ac ellemen le ec d de f nde la me , 11 km de f nde , e ain i mi e ne e i n de 110 MPa i 1 nne a cm². P d nne n e em le de c m a ai n imag e cela i a ne i e l ngle d n ce .

Ain i, d fai de ce c ndi i n l ign e de bi e de face, l image a ci e ce en i nnemen f nd a endan l ng em celle d n d e , d de e f me de ie. En m igne l h h e f m l e en 1841 a le na ali e anglai F be (Ande n and Rice, 2006). Pendan ne cam agne de d agage en me Eg e, il ali e de l emen de f nde c i an e , e ema e ne dimin i n d n mb e d anima en f nc i n de la f nde . La c be h i e i d c le de ce b e a i n , l i m n e e e

ie di a ai ai a -del de 550 m.

La ali e an a e, mai il fa d a a end e le emi e e l a i n c an g a hi e d m n e e la ie e i e en in de la lan e. D 1860, la

d c e e de c a l de 1800 m de f nde a Al h n e Milne Ed a d eme en e i n le d c e e de F be . En 1864 le a e n gien Sa em n e a ni ea d n Fj d , 2 f ile . Le d c e e enchainen de 1872 1876, le anglai b d d Challenge a c en e le me d gl be e en de la ie j 5500 m de f nde . Le na i e dan i Gala hea, a e de n e di i n de 1950 1952, 115 e ce a -del de 6000 m ; n ammen a ni ea de la f e de Ma ianne 10900 m de f nde , de anima in e b , de dimen e de bac ie n em n b d. Ain i endan de 100 an , de eche che n men e a i i la ie e i ai e f nde ; e enc e a j d h i le cam agne c an g a hi e c n in en d e l e la iche e de g and f nd .

La bi h e f nde e ac ellemen c n id e c mme le l a e c me de la Te e (C l ell and D H nd , 2013; Kallme e e al., 2012). Ce c me immen e, ab i e ne g ande di e i d e ce mai en faible an i , a ec ne bi ma e de l d e de el e millig amme de ma i e gani e a m² (Ca i , 2013).

L h m g n i a i a fai e de g and f nd e de m me n ance ; en effe de ne cha de , an i e e cha g e de ma i e gani e d i e : le ce h d he male , iennen nc e ce en i nnemen . Ce c me c m le e , c n id c mme l n de l ec ac lai e de la Te e, n de i able a i de ie, ca ac i a ne faible bi di e i e a c n ai e ne f e bi ma e de 10 100 kg a m² (C li e al., 1979; P ie and Ma ein n, 1998).

I.b. La découverte des sources hydrothermales océaniques profondes

En 1977, de g l g e am icain emba b d d -ma in Alvin, d c en a la ge de le Gal ag l de 2600 m de f nde ne f e ac i i lcani e, de difice h d he ma a all e de chemin e , d mane n fl ide cha d. Ce e e l a i n ma e la d c e e de la emi e ce h d he male ac i e (C li e al., 1979;

L n dale, 1977) (figure 2). De cam agne l ie e n e mi la d c e e de n mb e i e , di e diff en end i d gl be a ec de f nde allan de 700 m n e

l de 4000 m. La f e de Ca man d c e e en 2009, ab i e le i e Beebe, i 4960 m de f nde (C nnell e al., 2012). Le chemin e h d he male e f men a ni ea : de ne f e ac i i ec ni e, de d ale m di - c ani e (A lan i e, Pacifi e O ien al, Oc an Indien), de ne de bd c i n, a ni ea de Ba in a i e-a c d Pacifi e cciden al (figure 2). Ce n de gi n nc elle de f e ac i i ec ni e , i f agili en la c e c ani e e c en de fi e a le elle n e l ea de me . Celle-ci e cha ffe imi de la chamb e magma i e, l effe de la em a e e de la e i n, le fl ide acidifie e di de c n i an de la che m e (ba al e, id i e, gabb ). Ce fl ide acide d ne em a e a i inan le 350 C em n e j a lanche c ani e. Le difice e f men al a c n ac d fl ide a ec l ea de me d ne em a e che de 2 C, ce i en aine la ci i a i n de min a i acc m len a de ie de fl ide (Cann e al., 1999) (figure 3).

Fig e 2: Locali a ion de i e h d o he ma (Flo e and Re enbach, 2011)

Le i e h d o he ma on locali a ni ea de ide m dio-oc ani e (A lan i e, Pacifi e O ien al, Oc an Indien). Le poin ep en en le one e plo e .

Fig e 3: Rep en a ion ch ma i e d' ne o ce h d o he male (Flo e and Re enbach, 2011)

Ce habi a mi l ab ence ale de l mi e, de e i n le e , de f g adien de em a e, e la ence d l men i e (m a l d , m hane, lf e ) (G ld, 1992) (figure 3 et 4), emblen emi e e inada l me gence de la ie (P ie and Ma ein n, 1998). Un c me l ian e an en a ni ea de ce chemin e . La ie de ce c me e e le fl ide h d he mal i e ne ce d ne gie e de n imen , e la ence de mic gani me , i c n i en la ba e de la cha ne alimen ai e dan ce en i nnemen . L ne gie n ce ai e a d el emen ne ien a de la h n h e, celle-ci n an a ali able d fai de l ab ence de l mi e, le ea hi e d end de la d c i n imai e de bac ie . A la lace de la l mi e c e ne ac i n chimi e i f ni l ne gie imai e n ce ai e le m ab li me . En effe le fl ide n cha g en m a l d (fe , inc, mangan e, l mb, c i e) e en l men

d i (H2S, CO2, H2) (Janna ch and Ta l , 1984; Ma in e al., 2008). Ce c m chimi e d i e en en de ce d ne gie, de acce e e d nne d lec n

le mic gani me . Ce h n m ne e le n m de chimi n h e (G me -Sae e al., 2017).

Fig e 4: Pho og aphie d' n f me noi (Flo e e al., 2012)

De chemin e on i ible dan le fond, ce e pho o a p i e pa le ROV Ja on II a ni ea de

l Ea e n La Sp eading Cen e (Wood Hole Oceanog aphic In i ion).

E die ce en i nnemen f nd e le e ce a ci e , e me de end e c m e de la a e bi di e i il ab i en , ain i e le m cani me mi en e a ce gani me

ada e .

La haute pression hydrostatique (HPH) c n i e le inci al a am e h i e i infl ence l ac i i m ab li e e le c cle de ie de gani me ma in f nd . Cela n am ne n in e e ce a am e h i e maje e la e i n h d a i e ; i malg le fai e l e en iel d l me de la bi h e e e e i mi de e i n le e , e e l n de a am e le m in di . N d c i n dan la a ie i an e, ce e la e i n h d a i e, la di e i de mic gani me i hile (d g ec ie : e e e e ; hile : d g ec hil ( ami, i aime )), le effe de la e i n le gani me i n mi ain i e le a gie d ada a i n mi e en lace a ce ain mic gani me fai e face.

I.c. La pression: le paramètre physique majeur des grands fonds

La piézophysiologie d igne l de de l ada a i n de gani me i an a ha e e i n h d a i e (Abe and Ka , 1999). Elle c n i e en l de de n e h i l gi e mi e en lace a le cell le c e e i n e la mi e en idence de l men c i i e la iabili cell lai e. La e i n h d a i e c n i e l n de inci a a am e h i e i infl ence l l i n, e la di ib i n de mac gani me e de mic gani me dan le milie c ani e f nd (S me , 1990; Ya an , 1986). La d c e e d gani me i hile dan le en i nnemen ha e e i n el e le a if e f nd , le e i de le enc e le ce h d he male f nde , a le de in e ga i n la ca aci d ada a i n e la fac l de ie de ce e ce .

Le e me de i hile a ili la emi e f i a Ya an en 1995 (Ya an , 1995).

Un gani me i hile e e d fini c mme n gani me d n l im m de c i ance e e ne e i n ie e la e i n a m h i e (0,1 MPa) (Ba le , 1992), d a la d fini i n de Z bell e M i a en 1957 (Z bell and M i a, 1957). En f nc i n de ima de e i n de c i ance de mic gani me , n d fini le piézosensibles i en ne a gmen a i n de e i n faible j 20 MPa, achan e le a de c i ance dimin e a ec l a gmen a i n de e i n. Le piézotolérants i e d el en j 40 MPa, a ec ne c i ance inchang e il ien ce e e i n e i n a m h i e. Enfin le piézophiles an e n be in de ha e e i n c e de mani e imale. De piézophiles obligatoires ou stricts e i en galemen , inca able de e d el e e i n a m h i e e faible e i n (figure 5) (Daniel e al., 2006).

Fig e 5: E ol ion de la den i cell lai e de mic oo gani me en fonc ion de la p e ion (Zeng e al., 2009)

Dan le c an , la e i n h d a i e a gmen e de 10 MPa le 10 m e . La e i n e d finie c mme la f ce e e c e ne face, la e i n h d a i e, c e nd d nc la f ce e e c e a l ea n c imme g ; celle-ci e e ce el n le inci e de Le Ch elie de 1884 (admin, 2013). Sel n ce inci e : l e le m difica i n e ie e a e n me h ic -chimi e en ilib e en ne l i n e n n el a d ilib e, l l i n e a e ba i n i l n engend e e en m d e l effe . Le m difica i n e en e ne a ia i n de c ncen a i n, em a e

e i n. Si le l me d me e a gmen , la e i n dimin e el n le inci e la e i n d i e e c n an e. Le me agi d nc en fa i an la ac i n i d i le l de m le de ga . Le effe de f e e i n h d a i e ne ac i n h ic -chimi e l ilib e n d nc g e n a la a ia i n de l me d me le el la e i n e e ce V.

II. Les microorganismes adaptés à la vie sous pression

Le bi e de la bi h e f nde lig he, e ca ac i a le ha e e i n h d a i e , e en e aien 70% d n mb e al de cell le Te e. Mai e lemen ne cin an aine d e ce di e i hile e i l an e (ada e a ha e e i n h d a i e ) n i l e (33 bac ie e 16 a ch e ). P la maj i d en e elle , il agi de bac ie ch hile h he . Se lemen e de che n i hile ic e ; le 15 che i hile bliga i e i l e , 14 n de bac ie e ne e le a ch e Pyrococcus yayanosii CH1 (Zeng e al., 2009). Ce n mb e limi de i hile i l j main enan e e li e a le fai e em n e de chan ill n e i , le main eni , i le c l i e , e c m li e c e . A i e lemen el e e de bi ac e ha e e i n e ha e em a e indi en able

le de, n d el .

II.a. Les débuts de la microbiologie abyssale

Le eche che la mic bi l gie ab ale n c mmenc dan le ann e 1884 a ec le cam agne c an g a hi e d Tali man e d T a aille men e a le che che f an ai Regna d e Ce e . Il me en l h h e de la ence de bac ie l de 5000 m de f nde (Minic e al., 2006), e c llec e de bac ie j 8200 m. C e galemen n de emie fai e de e imen a i n l infl ence de la e i n de bac ie (Mee man and McMillan, 2014). Mai le d c e e e n i ablemen accen e a ec l a nemen de n elle echn l gie (na i e c an g a hi e , bme ible ROV (Rem el O e a ed nde a e Vehicle) ) e la m l i lica i n de cam agne c an g a hi e , el e l e di i n Dani h Gala hea R nd he ld en 1950-1952.

Ain i d an la d cennie i an e, le i nnie de la mic bi l gie ma ine : Cla de Z Bell, Richa d M i a, H lge Janna ch n d m n ne ac i i mic bienne alen ie e l ab ence de bac ie ada e lib e a c ndi i n ab ale . D 1949, Z Bell e M i a in e en l de de l effe de la e i n le mic gani me , il i len a i de 1957, de

mic gani me e i n de chan ill n enan de dimen f nd , e ce l aide d inc ba e e i n en i ani m (Z bell and M i a, 1957). En d i de le eff , il i le n n mic gani me ie l an e n n i hile. Z Bell em l e le e me de ba hilie, en b e an la den i cell lai e en f nc i n de a ia i n de e i n, celle-ci n an a la m me e i n a m h i e e de e i n l le e . Malg ce d c e e , le ce ici me gne l e i ence de mic gani me aiman la e i n. Il fa d a ain i a end e 1979 e le d ba i cl , a ec l i lemen d emie mic gani me i hile bliga i e a Ya an e n i e (Ya an e al., 1979). Il n le emie b eni e main eni en c l e e n i hile, i a iden ifica i n e le a e Psychromonas sp CNTP3. Pa la i e Ya an c n in e a le de la e i n a ec n ammen la d c e e de la che i hile bliga i e Codwellia sp MT41 (Ya an e al., 1981) enc e le emi e de l infl ence de ha e e i n h d a i e le li ide e le ine (DeL ng and Ya an , 1985; Ya an , 1986).

Ain i dan le ann e 1970, de n mb e a a de R be Sch a , Ri a C l ell, J d Deming, A i ide Ya an enc e le i e ja nai e d fe e H ik hi, n e mi de mie c m end e la ie dan le f nd c ani e e de d m n e l e i ence de bac ie i hile .

Ce emie mic gani me di aien de bac ie ch hile h he , mai la d c e e de ce h d he male en 1977 allai c n i e n i able nan le eche che la mic bi l gie ab ale.

D l , de mic gani me h e he m hile (>90 C) ana bie ic n e i l de ce c me a ic lie . N mb e d en e e a a iennen a d maine de a ch e ,

l a ic li emen l d e de Thermococcales. Le e ience men e e i n celle -ci n e mi de end e c m e d ca ac e i l an i i hile de che , en effe ce de ni e , la c i ance e l e i am li e a le ha e e i n .

II.b. Diversité des procaryotes psychro-piézophiles

La l a de ch - i hile n i l en e 2500 m e 11 000 m, a ni ea de l en emble de c an f nd e de emi e c che de dimen . I d n en i nnemen f id e lig he, le em a e imale ne d a e a le 15 C (M i a, 1975) e n d fini a ne gamme de e i n la ge (tableau 1)(La e al., 2007). La maj i de ce ch - i hile a a ien la cla e de Gamma-proteobacteria, a ec de e en an dan le cin gen e e c m end ce g e : Shewanella, Photobacterium (N gi e al., 1998), Colwellia (Ya an e al., 1981), Moritella (X e al., 2003) e Psychromonas (N gi e al., 2002). Le Shewanella n le l n mb e e a i i l e , cin Moritella n i l e e a e le Psychromonas e Colwellia. Le gen e Photobacterium c m end i che i hile m d e , d n la che SS9 de P.

profundum, m d le bac ien de l de de la i hilie (m cani me de g la i n de la e i n, ada a i n de memb ane a HPH, de g n mi e e ca ac i a i n h l g n i e )(Vannie , 2012).

De e ce i n n n e a ec l i lemen d ne che i hile PRT1 a a enan la famille de Rhodobacterales (f e de P e Ric , 8350 m de f nde ), le de a e n de bac ie G am i if a a enan a Fi mic e (F e Al ienne en Ala ka, 2500 m de f nde ).

(D ap Ca io, 2013; Vannie , 2012) Tablea 1: Le pi ophile p ch ophile i ol

Nom Nature de

l’échantillon

Lieu de prélèvement

Profondeur Optimum de pression

Références

Carnobacteriu m AT1

Eau de mer Fosse Aleutian mètres MPa Piézophile

Lauro e al,

Carnobacteriu m AT

Eau de mer Fosse Aleutian mètres Mpa Piézophile

Lauro e al,

Colwellia hadaliensis BNL-1

-

Fosse du Japon mètres MPa à C MPa à C Piézophile stricte

Deming e al,

Colwellia piezophila

Sédiments Fosse du Japon mètres MPa à C Piézophile stricte

Nogi e al,

Colwellia sp.

KT

Amphipode Fosse Kermadec mètres Piézophile Lauro e al, Colwellia sp. Amphipode Fosse des mètres MPa Yayanos e al,

MT 1 Mariannes Piézophile stricte

; Delong et al.,

Moritella abyssi

Sédiments Sierra leone, Océan Atlantique tropical Est

mètres MPa C MPa C Piézophile

Xu e al,

Moritella japonica DSK1

Sédiments Fosse du Japon mètres MPa Piézophile

Lauro e al,

Moritella PE Océan Pacifique MPa

Piézophile

Yayanos e al, Delong et al.,

Moritella profunda

Sédiments Sierra leone, Océan Atlantique tropical Est

mètres MPa C Piézophile

Xu e al,

Moritella yayanosii DB 1MT-

Sédiments Fosse des Mariannes

mètres MPa Piézophile stricte

Kato e al, ; Nogi et Kato,

Photobacteriu m profundum DSJ

Sédiments Fosse de Ryuku mètres MPa Piézophile

Nogi e al,

Photobacteriu m profundum SS

Amphipode Fosse de Sulu mètres MPa Piézophile

Delong , Delong e al,

Psychromonas kaikoae

Sédiments Fosse du Japon mètres MPa Piézophile stricte

Nogi e al,

Psychromonas profunda

Sédiments Océan Atlantique

mètres - MPa à C

MPa à C Piézophile

Xu e al

Psychromonas sp CNPT

Eau de mer Océan Pacifique mètres MPa Piézophile

Delong e al, ; Yayanos e al

Psychromonas sp HS11

Sédiments Côtes Hawaï mètres -

Delong et Yayanos, Shewanella

benthica DB 101

Eau de mer Fosse de Ryuku mètres MPa Piézophile

Kato e al

Shewanella benthica DB 01

Eau de mer Baie de Suruga mètres MPa Piézophile

Kato e al

Shewanella benthica DB 0

Eau de mer Fosse du Japon mètres MPa Piézophile

Kato e al

Shewanella benthica DB 0

Eau de mer Fosse du Japon mètres MPa Piézophile

Kato e al

Shewanella benthica DB1 F/R

Eau de mer Fosse Izu-Bonin mètres - MPa Piézophile

Kato e al

Shewanella benthica DB 1MT-

Sédiments Fosse des Mariannes

mètres MPa Piézophile stricte

Kato e al

Shewanella Amphipode Fosse Kermadec mètres Lauro e al

benthica KT - Shewanella

benthica KT

Amphipode Fosse Kermadec mètres MPa Piézophile

Lauro e al

Shewanella benthica PT

Amphipode Fosse des Philippines

mètres MPa Piézophile

Delong et Yayanos, Shewanella

benthica PT

Amphipode Fosse des Philippines

mètres MPa Piézophile

Delong et Yayanos, Shewanella

benthica PT -

Pacifique du

Nord -

MPa Piézophile

Delong et Yayanos, Shewanella

benthica DSS1

Sédiments Fosse de Ryuku mètres MPa Piézophile

Nogi e al

II.c. Diversité des procaryotes des sources hydrothermales profondes

La d c e e de ce h d he male a l i nn le eche che a ci e la mic bi l gie ab ale. Le cam agne c an g a hi e a e e enc e ac elle e me en l e l a i n de n ea i e l en emble de c an , e de end e c m e de la bi di e i mic bienne a ci e. Ce en i nnemen i jal nnen le c an n de gi n cha de , ain i de n mb e mic gani me he m hile ( im m de c i ance c m i en e 45 C e 70 C) i h e he m hile ( im m de c i ance ie 80 C)

n e i l e c l i en lab a i e (H be e al., 2002; Mi hnichenk and B nch- O m l ka a, 2006; Re enbach e al., 2006; Wagne and Wiegel, 2008). La maj i de

ca e d c e n de a ch e h e he m hile a m ab li me a i (m han g ne li h he, lfa d c ice, gan he). Q el e bac ie n galemen i l e a ni ea de ce ce h d he male (tableau 2). A ec la em a e, la e i n e galemen n a am e ca ac i i e de ce chemin e , n n mb e limi de i -(h e )- he m hile a d c e . P la maj i , ce n de a ch e i n i l e a ni ea de i e ; e ce a ch e i -(h e )- he m hile a a iennen en g ande a ie l d e de Thermococcales (a ec i gen e Thermococcus, Pyrococcus, Palaeococcus) (G df e al., 1996; G n le e al., 1995; Ma ein n e al., 1999a; Takai and H ik hi, 2000) (tableau 2) :

Thermoccocus barophilus e ne a ch e i l e 3550 m de f nde la ide m di - A lan i e. Vigg Ma ein n e n i e n i le ce mic gani me ana bie ic ,

e d el an e i n a m h i e 85 C. Sa c l e e i n h d a i e e ad i a ne a gmen a i n de la em a e ma imale de c i ance ain i e d a de c i ance, n im m de e i n e i e 40 MPa (Ma ein n e al., 1997, 1999a). De l de anal e de mi e, n e mi de le l de c l e e i n a m h i e, l e e i n d ne ine de e , ad i an n ca ac e i hile.

En 2002, a i d n chan ill n h d he mal de la d ale Pacifi e O ien ale 2600 m de f nde , la bac ie Marinitoga pie ophila e i l e (Alain e al., 2002). Ce e che e le a i n im m de e i n 40 MPa al elle ien d ne f nde la e i n e de 26 MPa. C mme le ca c den la e i n h d a i e a gmen e la i e e de c i ance ; e l e la e i n dimin e la m h l gie e al e, a ec la f ma i n de filamen bac ien d fai e le cell le ne e di i en l mai all ngen . Ce i a elle le b e a i n fai e Escherichia coli a Sa hi I hii e n i e, mai dan le en in e e, l a gmen a i n de e i n en ainai ne m difica i n de la m h l gie de la bac ie, i en c ndi i n de e d el ai ce l ng filamen (I hii e al., 2004).

En 2007, l d ne cam agne c an g a hi e F anc - e, le ROV victor d Pourquoi pas ? d c e la d ale m di -A lan i e l de 4100 m, le i e h d he mal A had e. Jean L i Bi ien e Zeng Xiang i len a i d n f agmen de chemin e Pyrococcus yayanosii, emi e i hile bliga i e, celle-ci an inca able de e d el e de e i n inf ie e 20 MPa (Bi ien e al., 2011).

Pl cemmen de n elle e ce i hile n i l e a i de dimen ma in f nd h d he ma de l Oc an Pacifi e : Palaeococcus pacificus (Zeng e al., 2013) e Kosmotoga pacifica (L Ha id n e al., 2014). Thermococcus pie ophilus e ne a ch e i l e a ni ea de la f e de Ca man (g lfe d Me i e), le i e Beebe 4964 m e de f nde . Ce e che i hile, de la l la ge gamme de e i n de c i ance. A ec de ima de em a e e de e i n, e ec i emen de 75 C e 50 MPa, elle a la ca aci de e d el e de la e i n a m h i e j a m in 120 MPa (Dalma e al., 2016).

(D'ap Ca io, 2013; Vannie , 2012)

Tablea 2: Le pi ophile he mophile e h pe he mophile i ol

Nom Nature de

l’échantillon

Lieu de prélèvement

Profondeur Optimum de pression

références

Kosmotoga pacifica SLHLJ1^T bactérie

Sédiment hydrothermal

Océan

Pacifique Est mètres

MPa à C

Thermophile L’Haridon e al

Marinitoga pie ophila bactérie

Cheminée hydrothermal e

Ride

Pacifique Est mètres

MPa à C Piézophile

Thermophile Alain e al

Methanocaldoco ccus jannaschii archée

Cheminée hydrothermal e

Ride

Pacifique Est mètres

MPa à C

Thermophile Jones e al, ; Miller e al, Methanococcus

kandleri archée

Fluide fumeur noire

Site Kairei - mètres

MPa à C

Hyperthermo phile

Takai e al

Paleococcus ferrophilus, archée

Cheminée hydrothermal e

Arc Ogasawara- Bonin

mètres

MPa Thermophile Takai et al.,

Paleococcus pacificus DY 0 1^T, archée

Cheminée hydrothermal e

Océan

Pacifique Est mètres

MPa Hyperthermo phile

Zeng e al

Pie obacter thermophilus

, bactérie

Cheminée hydrothermal e

Site TAG

MAR mètres

MPa Thermophile Takai e al

Pyrococcus abyssi GE , archée

fluide Bassin Nord

Fidji mètres

, MPa Hyperthermo phile

Erauso e al

Pyrococcus yayanosii CH ,archée

Cheminée hydrothermal e

Site Ashadze

MAR mètres

MPa Hyperthermo phile

Zeng et al.,

Thermococcus barophilus MP, archée

Cheminée hydrothermal e

Site Snakepit

MAR mètres

MPa Hyperthermo phile

Marteinsso n e al

Thioprofundum lithotrophica, bactérie

Cheminée hydrothermal e

Site TAG

MAR mètres

MPa Thermophile Takai e al

Thermococcus pie ophilus archée

Echantillons hydrotherma ux

Fosse des

Caïmans mètres

MPa à C

Hyperthermo phile

Dalmasso e al

En d i de ce d c e e , le i hile d c i ce j , e e la maj i de bac ie ch hile h he . Le i hile i n acc mm de e ce ain fai e de la e i n n ca ac e bliga i e de d el emen , n d nc d ada e , me e en lace de m cani me de ie a ha e e i n , ce i n am ne n in e ge ce a am e h i e de g and f nd : la e i n h d a i e e n im ac le gani me i an . D a Ya an le bac ie de f nde n ac i