Les métaux sous l’influence de l’horloge circadienne des biofilms phototrophes

Les biofilms phototrophes sont des agrégats microbiens qui constituent la base de la chaîne trophique des écosystèmes d’eaux douces de surface. Ils se caractérisent par une grande biodiversité de microorganismes portant des fonctions essentielles, à l’origine des processus d’autoépuration des cours d’eau. Ils sont le siège d’interactions biogéochimiques, notamment avec les métaux véhiculés par la colonne d’eau. L’analyse de ces interactions est généralement réalisée par des approches macroscopiques supposant une inertie des biofilms. Or ceux-ci alternent leur métabolisme entre photosynthèse et respiration au gré d’un rythme circadien jour/nuit.

Photographie (loupe binoculaire x 6, crédits F. Azémar) en coupe d’un biofilm phototrophe immergé après colonisation d’un support polyéthylène. Les différences de couleur résultent de la diversité de la communauté phototrophe, avec dominance de diatomées (brunes) et de Chlorophycées (vertes)

Une étude, fruit de la collaboration entre le Laboratoire écologie fonctionnelle et environnement (OMP, CNRS / UPS / Toulouse INP) et le laboratoire Géosciences et environnement Toulouse (GET/OMP, CNRS / IRD / UPS / CNES) montre que ces interactions biogéochimiques sont sous le contrôle des variations importantes du pH avec l’alternance jour/nuit, lesquelles stimulent des processus biologiques actifs et physico-chimiques passifs de fortes amplitudes. Ainsi, par exemple, les cycles biogéochimiques du cuivre et du zinc subissent de larges variations de leurs concentrations en solution, ce qui questionne sur leur utilisation comme traceurs de source, d’érosion ou de processus biologiques dans les eaux naturelles où les biofilms phototrophes constituent la principale manifestation trophique.

Contacts.
Oleg S. Pokrovsky (GET/OMP) 
Jean-Luc Rols (Laboratoire écologie fonctionnelle et environnement/OMP)

Sources :

M. Coutaud, A. Paule, M. Méheut, J. Viers, J.L. Rols, O.S. Pokrovsky (2020). Elemental and isotopic variations of Copper and Zinc associated with the diel activity of phototrophic biofilm. Environmental Science & Technology 54 : 6741-6750

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