Les bactéries sédimentaires indiquent une surfertilisation jusqu’à aujourd’hui

Le fait qu'un lac ait été autrefois pollué par trop de nutriments se reflète aussi des décennies plus tard dans la communauté des bactéries qui vivent de ces nutriments dans les sédiments. Or, il est étonnant que l’interaction mutuelle des microbes dans les sédiments n’ait guère été étudiée jusqu’ici.
Échantillons de sédiments tout juste prélevés au fond du lac Baldegg (Photo : EPF, Annika Fiskal)

À l’échelle mondiale, les sédiments lacustres sont d'importants puits de carbone. Jadis sous forme de CO2 dans l'air, il s’est déposé plus tard au fond des lacs en se liant à des matières organiques. Il s’agit par exemple d’algues ou de feuilles mortes qui ont été charriées dans les lacs. Cependant, quand les bactéries ou archées « se nourrissent» de ce carbone, elles consomment de l’oxygène, à tel point parfois qu'il en manque au fond du lac pour les autres organismes vivants. Par exemple, les espèces de poissons qui dépendent de frayères profondes ont disparu de lacs surfertilisés.

La quantité et le type de matière organique jouent un rôle important

Le destin du carbone dans les sédiments lacustres dépend des microorganismes. À la différence du milieu marin, l’interaction des microorganismes dans des sédiments lacustres n’a cependant guère fait l’objet de recherches jusqu’ici. Maintenant, une étude menée conjointement par l'EPF de Zurich et l'Eawag montre que cette communauté est fortement influencée par le type et la quantité de matière organique déposée. Des changements dans l'apport de matières organiques terrestres et dans la composition du phytoplancton dans les lacs ont modifié de façon durable la composition des matières organiques dans les sédiments. Ainsi, la surfertilisation anthropique des lacs - pratiquée surtout entre 1950 et 1970 - influence encore aujourd'hui la microbiologie des sédiments. Les chercheurs ont étudié cette question à l'aide de biomarqueurs et de la respiration des microbes sédimentaires dans cinq lacs suisses, du lac des Quatre-Cantons, à peine sur-fertilisé (oligotrophe), aux lacs eutrophes de Zoug, Greifen et Baldegg en passant par le lac de Zurich, modérément affecté.

La domination actuelle est fonction des conditions antérieures

Dans l'ensemble, la diversité des bactéries ne diffère pas clairement d'un lac à l'autre. En revanche, la prépondérance des espèces varie d’un lac à un autre en fonction des conditions dans lesquelles les sédiments se sont formés. En l'occurrence, les différences provenant des périodes de forte surfertilisation restent présentes jusqu'à aujourd'hui. Les seuls endroits où les chercheurs n’ont pas relevé de différence de ce type sont les anciennes couches sédimentaires profondes qui se sont déposées avant l’eutrophisation. Cela laisse présumer que la distribution des espèces bactériennes dans les cinq lacs était encore similaire à l'époque.

Les archées montrent un schéma différent

Il est intéressant de constater que, chez les archées, les schémas comportant des espèces bactériennes dominantes ne se répètent pas. Ici, les communautés ne varient que dans les dépôts récents. Selon Mark Lever du département des sciences des systèmes environnementaux de l'EPF, auteur correspondant de l'étude, cela pourrait fournir un indice sur le processus de dégradation dans les sédiments : il est tout à fait possible que des bactéries effectuent les premières étapes décisives en décomposant des matières organiques, tandis que les archées se nourrissent principalement de produits intermédiaires produits par les bactéries. Ces produits intermédiaires, résultant par exemple de la fermentation, sont considérés comme universels et dépendent donc peu de la composition de la matière organique.

Article original

Han, X.; Schubert, C. J.; Fiskal, A.; Dubois, N.; Lever, M. A. (2020) Eutrophication as a driver of microbial community structure in lake sedimentsEnvironmental Microbiologydoi:10.1111/1462-2920.15115Institutional Repository