SDV Sciences de la Vie Fiche d’U.E. - 3V563 GEOMICROBIOLOGIE ENVIRONNEMENTALE Responsables de l’U.E. : Jean-Christophe LATA, [email protected] Georges ONA-NGUEMA, [email protected] Julie LELOUP, [email protected] Nature de l’U.E: Complémentaire Nombre d’ECTS : 6 ECTS Semestre où l’enseignement est proposé : S5 Nombre d’heures de cours : 30h de cours Nombre d’heures de TD : 18h de TD Nombre d’heures de TP : 0h de TP Evaluation : examens écrits /100 Capacité d’accueil : 80 étudiants Cette UE transversale est accessible aux étudiants de Licence de Sciences de la Vie (SV) et Sciences de la Terre (ST), mais également aux étudiants des autres universités du PRES. Cette UE aborde les notions de GéoMicrobiologie environnementale et replace les microorganismes dans leurs différents habitats (de milieux extrêmes à l’agrégat de sol), ainsi que leur rôle clé, présent et passé, dans les processus géochimiques et minéralogiques affectant la surface de la Terre. Des notions d’écologie, de biogéographie et de biogéochimie seront également abordées. a) Objectifs de l'Unité d'Enseignement Cette UE aborde les notions de GéoMicrobiologie environnementale et replace les microorganismes dans leurs différents habitats (de milieux extrêmes à l’agrégat de sol), ainsi que leur rôle clé, présent et passé, dans les processus géochimiques et minéralogiques affectant la surface de la Terre. Des notions d’écologie, de biogéographie et de biogéochimie seront également abordées. Une première partie du cours sera dédiée à une remise à niveau rapide des connaissances de microbiologie, indispensable notamment pour les étudiants de sciences de la Terre : constitution d’une cellule, diversité bactérienne et les différents métabolismes. Cette UE permet d’acquérir un socle de connaissances en microbiologie environnementale et en géobiologie, et sur la place des microorganismes au sein des écosystèmes, les interactions entre microorganismes et objets géologiques, le rôle des microorganismes dans le fonctionnement des environnements terrestres actuels et anciens, et enfin sur l’histoire géologique de la biosphère. b) Thèmes abordés Cours magistraux 1) Introduction à l’écologie microbienne environnementale : différents règnes, différences entre cellules procaryotes et eucaryotes, entre bactéries, champignons et virus, différences populations/communautés/ diversité/fonction/stabilité 2) Métabolismes microbiens: Biosynthèses et métabolismes énergétiques, croissance microbienne, types trophiques (autotrophes, hétérotrophes, méthylotrophes, mixotrophes, phototrophes, chimiotrophes, lithotrophes, organotrophes), respirations (aérobie et anaérobie), fermentations, cinétique enzymatique de type Michaelis-Menten 3) Interactions des microorganismes avec la géosphère actuelle et passée 3-1) Biominéralisations (notions générales sur les biominéralisations et mécanismes : oxydes de fer intra- et extra-cellulaires ; carbonates)/ Origine et structure des stromatolites 3-2) Processus microbiens d’oxydoréduction et application à la production d’énergie : exemple des biopiles 3-3) Cycles biogéochimiques des éléments métalliques et des polluants inorganiques/ 4) Biogéographie microbienne: Distribution des différents groupes microbiens à l’échelle globale, dynamique saisonnière et paramètres forçants. 5) Fonctionnement microbien 5-1) Ecosystèmes Sédiments 5-2) Milieux aquatiques eau douce 5-3) Milieux aquatiques eau marine 5-4) Ecosystèmes Sols 5-5) Biosphère profonde 6) Exemples d’écologie des interactions Procaryotes/Eucaryotes 6-1) Interactions sols-rhizosphère-plantes : Symbiose/Compétition à l’échelle de la plante pour l’acquisition des nutriments, sélection des communautés et rôle de la diversité épigée. 6-2) Les savanes tropicales: Exclusion/Compétition à l’échelle de l’écosystème, impact sur les processus biogéochimiques. 6-3) Les écosystèmes hydrothermaux: Description du fonctionnement des symbioses entre invertébrés marins et bactéries réalisant la production primaire en l’absence de lumière, à partir de l’oxydation de composés réduits (chimioautotrophie). Travaux Dirigés 1) Bio-minéralisations microbiennes : notion de géochimie des solutions, et de nucléation/croissance minérale 2) Bioremédiation et traitement des polluants métalliques dans les eaux : exemple des sites miniers 3) Milieux extrêmes : fonctionnement des écosystèmes arides/semi-arides/ impact de la sécheresse 4) Milieux extrêmes : sites miniers et sources hydrothermales aux abysses 5) Fonctionnement microbien d’une station d’épuration (STEP) 6) Eutrophisation : analyse de données sur phytoplanctonique et l’impact sur le milieu le développement d’un bloom 7) 7, 8 et 9) TD à travailler en individuel / chez eux et corrigés disponibles en lignes avec les notions à retenir 7. Rhizosphère: fonctionnement microbien de la rhizosphère, chimiotactisme, symbiose, mutualisme et flux de matières 8. Relation diversités Plantes/Champignons/Bactéries dans les sols 9. Bactéries telluriques sporulantes : Structure des spores, méthodes de mise en évidence et de destruction des spores, intérêt des spores des bactéries sulfitoréductrices dans le contrôle de la qualité bactériologique de l’eau, quelques exemples de maladies (tétanos, botulisme, gangrène gazeuse, intoxications alimentaires), étapes de la sporulation et de la germination, etc. c) Connaissances et compétences attendues Cette UE permet d’acquérir un socle de connaissances en microbiologie environnementale et en géobiologie, et sur la place des microorganismes au sein des écosystèmes, les interactions entre microorganismes et objets géologiques, le rôle des microorganismes dans le fonctionnement des environnements terrestres actuels et anciens, et enfin sur l’histoire géologique de la biosphère. d) Evaluation Examen écrit