Biodiversité et rôles des bactéries du sol

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Auteures : Sylvie Rebuffat (Professeur, MNHN)
et Séverin Zirah (Maître de Conférences, CNRS/ MNHN)

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Le sol constitue à la fois un matériau généralement poreux recouvrant les roches inaltérées à la surface de la terre et un milieu de vie abritant de très nombreux organismes, dont des bactéries. Il prend naissance à partir de la roche et évolue par altération sous l'action du climat et des êtres vivants. Il forme une matrice complexe constituée de minéraux (issus de la roche mère et engendrés par son altération), de matière organique (matières organiques en décomposition, humus), d’air et d’eau, et abrite une grande diversité d’êtres vivants (petits mammifères, insectes, arachnides, mollusques, vers, racines de végétaux, champignons et microorganismes incluant bactéries et cyanobactéries, champignons microscopiques, protozoaires, archées)..

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Arbre phylogénétique du vivant
Figure 1 : Arbre phylogénétique du vivant montrant la division en ses trois domaines :  bactéries, archées et eukaryotes © CNRS

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La biodiversité des bactéries du sol, d’abord recensée à partir de la microflore cultivable, est aujourd’hui caractérisée par des approches de communautés microbiennes reposant sur l’extraction d’ADN et analyse du gène codant l’ARN ribosomal 16S (métagénomique). Les sols abritent majoritairement des Proteobacteria, Acidobacteria et Actinobacteria.

Les bactéries du sol ont plusieurs rôles environnementaux majeurs :

  • Dans la formation des sols : Les roches récemment exposées n’offrent pas d’éléments carbone et oxygène disponibles. Les cyanobactéries, capables de fixer le carbone et l’azote atmosphérique, en sont les premiers colonisateurs et permettent l’accumulation de nutriments dans les sols.

  • Dans les cycles nutritifs : les bactéries du sol sont impliquées dans la décomposition de la matière organique, formant l’humus et libérant des nutriments disponibles pour les plantes. Certaines sont même capables de décomposer des biopolymères complexes comme la cellulose et la lignine (constituants majeurs des parois végétales) ou la chitine (constituant de l’exosquelette des insectes et de la paroi des cellules de champignons).

  • En association symbiotique avec les plantes : Certaines bactéries comme les Rhizobium forment des nodules fixateurs d’azote au niveau des racines des légumineuses : soja, trèfle, luzerne, haricot... Cette association favorise la croissance des plantes dans les sols pauvres en azote.

Nodules de racines de soja

Illustration de nodules de racines de soja

Figure 2 : Nodules de racines de soja en vue externe. Chacune des structures rondes (n.) est une nodosité contenant des bactéries symbiotiques du genre Rhizobium © A. image du domaine public ; B. © B. Chanet, MNHN

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Enfin, certaines bactéries présentent un intérêt biotechnologique majeur dans le domaine thérapeutique ou environnemental :

  • Les actinomycètes, bactéries filamenteuses du sol (voir ci-contre), représentent une source prodigieuse d’antibiotiques de structures et mécanismes d’action variés. 2/3 des antibiotiques actuellement sur le marché en sont issus.
  • Certaines bactéries du sol sont utilisées pour le développement de procédés de bioremédiation : exploitation des procédés de dégradation naturelle pour dépolluer. Les applications concernent en particulier la décomposition de polluants organiques (hydrocarbures, biphényles polychlorés, pesticides…) ou la dépollution en métaux toxiques (par volatilisation ou bioaccumulation).

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bactérie du genre Streptomyces

Figure 3 : Cliché de microscopie électronique d’une bactérie du genre Streptomyces isolée à partie de sol de la forêt de Tlemcen (Algérie). L'échelle indique 1 µm (soit 1 millionième de mètre) © S. Zirah, MNHN
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Bibliographie

1. Woese, Carl R., Kandler O, Wheelis ML; Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 87 (12): 4576–4579
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Last modified: Friday, 21 September 2018, 1:48 PM