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Paris, 15 septembre 2004

Des bactéries de sources chaudes dans le lac sous-glaciaire de Vostok.

Des chercheurs du CNRS [1], associés à des chercheurs russes, ont identifié des traces d'ADN de bactéries de sources chaudes dans les glaces qui emprisonnent le plus grand lac sous-glaciaire de l'Antarctique, le lac Vostok. L'équipe de glacio-biologistes suggère que des colonies bactériennes, adaptées à la vie dans des conditions extrêmes, sont présentes dans des failles du socle rocheux entourant le lac Vostok. Les bactéries seraient éjectées dans le lac et emprisonnées dans la glace lors d'événements sismiques. Cette hypothèse et les techniques d'analyse développées sont applicables à la recherche de vie extra-terrestre.

 Les lacs sous-glaciaires découverts en Antarctique sous la calotte polaire sont isolés de notre environnement par une carapace de glace de plus de 4000 m d'épaisseur. Privés de lumière et très pauvres en matière organique, ils représentent des milieux extrêmes. Le lac sous glaciaire de Vostok, localisé sous la station russe qui lui a donné son nom, est grand comme la Corse et profond de plus de 1200 m. Sans doute existait-il déjà dans le rift profond (plus de 1000 m au-dessous du niveau de la mer) avant son confinement par la glaciation de l'Antarctique commencée il y a 35 millions d'années environ.

 

Un forage de 3623 m dans la glace, réalisé pour les études des climats passés par une collaboration internationale (Russie – France - USA), a pénétré de 85 mètres dans la glace formée par le regel du lac (voir figure). Sous Vostok, il existe 220 m de glaces de regel (appelées glaces d'accrétion) qui se sont collées sous le glacier qui flotte. Le forage a été arrêté à 130 m de l'interface liquide. Ces 85 mètres de glace de lac ouvrent une fenêtre inespérée sur ce milieu inconnu, et les chercheurs de trois nations les ont étudiés pour leur contenu biologique.

 

La glace Antarctique est très pure. L'équipe franco-russe a étudié ces échantillons de glace pendant plus de deux années en prenant soin d'identifier toutes les sources de contaminations possibles, dont celles venant des opérations de forage, du fluide de forage et des manipulations en laboratoire. En fait l'eau du lac Vostok est très pauvre et son contenu chimique et biologique est très différent de celui d'un lac normal ou de montagne. La glace de regel ne contient pas de traces de micro-organismes vivant dans les milieux froids, comme on aurait pu s'y attendre dans ce lac dont l'eau est au point de fusion (–2.5°C sous la pression de 4000 m de glace). Au contraire, les seules traces d'ADN détectées avec confiance par les chercheurs, à leur grande surprise, sont issues de bactéries thermophiles, qui vivent à des températures voisines de 50 à 95°C. Des micro-organismes de ce type ont été trouvés seulement dans quelques sites connus dont le geyser de Yellowstone aux Etats-Unis.

 

Comment expliquer la présence de ces bactéries de sources chaudes dans un lac dont la température avoisine - 2,5 °C ? Il n'existe pas sous Vostok d'activité volcanique ou de cheminées magmatiques (« fumeurs noirs »), similaires à celles qu'on observe au milieu de l'océan au niveau des rides océaniques. Le relief qui contient le lac Vostok est accidenté, et des failles profondes de plusieurs km sont présentes et encore actives. C'est dans ces fissures que vivraient les bactéries thermophiles, la température y augmentant de 30°C par km. Lors de séismes, les fissures gorgées d'eau sont littéralement soufflées et une partie de leur contenu minéral et biologique est injectée dans le lac. Ces matériaux seraient directement emprisonnés dans la glace de regel qui se forme au niveau d'une baie peu profonde en amont du site de forage et où déboucherait l'une des fissures (voir figure). Ce scénario est conforté en outre par la richesse en hélium de la glace de regel, un gaz libéré des roches broyées par la tectonique.  

 

Ces résultats diffèrent notablement d'études précédentes menées par des groupes américains et publiées en 1999, qui à ce jour ne sont toujours pas confirmées. En mettant l'accent sur le traçage et l'identification des contaminations, véritable casse tête quand on ne possède que quelques fragments d'ADN par gramme d'échantillon, l'équipe franco-russe a pu dresser un catalogue des contaminations possibles, disqualifier les signatures ADN douteuses et ainsi valider ses résultats.

 

Le scénario proposé représente un mode alternatif de production de matière organique (production primaire) qui peut s'appliquer à la vie dans les profondeurs de la terre, mais aussi à tout autre milieu extrême, y compris la vie extra-terrestre, par exemple sur la planète Mars ou sur des planètes glacées. Cette démarche analytique pourrait donc servir à la recherche de vie extra-terrestre.

 

La collaboration franco-russe pour les études de glacio-biologie a été soutenue par les départements des Sciences de l'univers (SDU) et des Sciences de la vie (SDV) du CNRS (projet GEOMEX), le Centre national d'études spatiales (CNES), l'université Joseph Fourier de Grenoble et  l'ambassade de France en Russie.


 

Inclusion de sédiments dans la glace de regel où furent trouvées les traces d'ADN de bactéries de sources chaudes.

© Laurence Medard/CNRS.

Notes :

[1] Laboratoire de Glaciologie et de géophysique de l'environnement (CNRS - Université de Grenoble 1) et Laboratoire Plasticité et expression des génomes (Université Joseph Fourier - CNRS).

Références :

DNA signature of thermophilic bacteria from the aged accretion ice of Lake Vostok : implications for searching life in extreme icy environments. Bulat , S., I. A. Alekhina, M. Blot, J. R. Petit , M. de Angelis, D. Wagenbach, V. Y. Lipenkov , L. Vasilyeva, D. Wloch, R. D., and V. V. Lukin: International. J. of Astrobiology, Cambridge University Press, En ligne depuis le 5 août 2004.

Contacts :

Chercheur :
Jean Robert PETIT (LGGE), 04 76 82 42 44,
petit@lgge.obs.ujf-grenoble.fr

Département Sciences de l'Univers :
Christiane Grappin, 01 44 96 43 37,
christiane.grappin@cnrs-dir.fr

Département Sciences de la vie :
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Presse :
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