Hyperbaric methods, procedures and techniques for the study of deep-sea microorganisms under in situ conditions - Aix-Marseille Université Access content directly
Theses Year : 2021

Hyperbaric methods, procedures and techniques for the study of deep-sea microorganisms under in situ conditions

Méthodes, procédures et techniques hyperbares pour l’étude des microorganismes du milieu profond en condition in situ

Marc Garel

Abstract

The ocean is mostly deep, with most of its volume (>80%) at depths greater than 1000 m, and is poorly sampled (<0.01%). It is characterized by high hydrostatic pressure, low temperature, high inorganic nutrients and low organic carbon concentrations. The input of matter and energy is mainly driven from primary production at the surface in the form of particulate and dissolved organic matter and then exported to the seafloor through various export and transfer routes. The bioavailable particulate and dissolved fractions are mainly consumed in surface waters by prokaryotes, leaving only a fraction called refractory, more complex to degrade as the only source of carbon for prokaryotes in the deep ocean (bathypelagic zone). Most metabolic activity and diversity measurements of bathypelagic prokaryotes are generally underestimated due to technological limitations in recovering samples and maintaining them under in situ environmental conditions (high hydrostatic pressure, temperature, etc.). To study prokaryotes under in situ conditions, we have a hyperbaric technology to collect, transfer, and incubate samples under in situ conditions (high hydrostatic pressure and temperature) that is now commercialized and available to the scientific community. Using the versatility of our equipment, we can also simulate the increase of hydrostatic pressure along the water column. The results highlight that by maintaining pressure conditions, it is possible to sample piezophilic microorganisms (with an affinity to live under high hydrostatic pressure) representative of the deep environment. These results were confirmed in an experiment on the degradation of high molecular weight dissolved organic matter by a community adapted to the deep-sea environment. Finally, we have also shown the importance of environmental conditions to study the fate of organic matter in the water column.
L'océan est en grande partie profond, la majorité de son volume (> 80 %) se situant à une profondeur supérieure à 1000 m, et est peu échantillonné (< 0,01 %). Il est caractérisé par une pression hydrostatique élevée, une température basse, des nutriments inorganiques élevés et de faibles concentrations de carbone organique. L'apport de matière et énergie est principalement issu de la production primaire en surface sous forme de matière organique particulaire et dissoute puis exporté vers le fond des océans par différentes voies d’export et de transfert. Les fractions particulaire et dissoute biodisponibles sont principalement consommées dans les eaux de surface par les procaryotes, et ne laissant qu’une fraction dite réfractaire, plus complexe à dégrader comme seule source de carbone pour les procaryotes de l’océan profond (zone bathypélagique). La plupart des mesures d’activités métaboliques et de diversité des procaryotes bathypélagiques sont généralement sous-estimées en raison des limitations technologiques pour récupérer les échantillons et les maintenir dans des conditions environnementales in situ (pression hydrostatique élevée, température, etc.). Pour étudier les procaryotes dans les conditions in situ, nous disposons d'une technologie hyperbare pour collecter, transférer et incuber des échantillons dans des conditions in situ (pression hydrostatique et température élevées) qui est maintenant commercialisée et disponible pour la communauté scientifique. En utilisant la versatilité de nos équipements, nous pouvons également simuler l'augmentation de la pression hydrostatique le long de la colonne d'eau. Les résultats mettent en lumière qu’en maintenant les conditions de pression, il est possible d’échantillonner des microorganismes piezophiles (avec une affinité pour la vie sous pression) représentatif du milieu profond. Ces résultats ont été confirmés lors d’une expérimentation sur la dégradation de matière organique dissoute de haut poids moléculaire par une communauté adaptée au milieu profond. Enfin, nous avons également montré l’importance des conditions environnementales pour étudier le devenir de la matière organique dans la colonne d’eau.
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Dates and versions

tel-03513824 , version 1 (06-01-2022)

Identifiers

  • HAL Id : tel-03513824 , version 1

Cite

Marc Garel. Hyperbaric methods, procedures and techniques for the study of deep-sea microorganisms under in situ conditions. Ocean, Atmosphere. Aix-Marseille Université, 2021. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-03513824⟩
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