3V563 - Licence SdV

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SDV
Sciences de la Vie
Fiche d’U.E. - 3V563
GEOMICROBIOLOGIE ENVIRONNEMENTALE
Responsables de l’U.E. :
Jean-Christophe LATA, lata@biologie.ens.fr
Georges ONA-NGUEMA, georges.onanguema@impmc.upmc.fr
Julie LELOUP, leloup@biologie.ens.fr


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
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