★ À maîtriser
Les microorganismes représentent une fraction majeure de la biomasse terrestre, avec environ 1,5 Gt de carbone pour les bactéries, 0,3 Gt pour les archées, 2 Gt pour les protistes et 0,3 Gt pour les champignons.
Les microorganismes participent aux cycles du carbone, de l’azote, du soufre et du phosphore, notamment par la microbial loop, la biological pump et le viral shunt.
À la fin du XXe siècle et au XXIe siècle, la biologie moléculaire, le séquençage haut débit et la métagénomique transforment l’écologie microbienne, avec des contributions de Carl Woese, Norman Pace et Edward DeLong.
Compléments
Pionniers → structuration → révolution moléculaire
📌 Les communautés microbiennes comprennent des bactéries, des archées, des protistes et des virus, qui se distinguent par leur organisation et leurs fonctions écologiques.
Les bactéries peuvent être aérobies ou anaérobies, chimio- ou phototrophes, dégrader des composés organiques complexes et fixer l’azote.
Les archées comprennent notamment des archées méthanogènes produisant du CH₄, des archées halophiles et des archées thermophiles, et elles vivent aussi dans des milieux courants comme les océans et les intestins humains.
Les dimensions de la diversité microbienne sont:
BAPV : bactéries, archées, protistes, virus
★ À maîtriser
📌 La niche fondamentale correspond au potentiel écologique maximal d’un organisme, tandis que la niche réalisée est restreinte par les interactions comme la compétition, la prédation et le parasitisme.
📌 Le mutualisme bénéficie aux deux partenaires (+/+), le commensalisme bénéficie à un partenaire sans effet sur l’autre (+/0), le parasitisme et la prédation bénéficient à un organisme au détriment de l’autre (+/−), l’amensalisme inhibe un organisme sans effet sur l’autre (0/−), le neutralisme n’a pas d’effet significatif (0/0) et la compétition défavorise les deux organismes (−/−).
Compléments
Niche fondamentale : potentiel maximal ; niche réalisée : potentiel restreint
Dans un réseau trophique microbien, chaque espèce constitue un nœud et chaque interaction constitue un lien.
Les effets des interactions sur les réseaux sont:
📌 La biological pump transfère le carbone vers les profondeurs, tandis que le viral shunt libère de la matière organique dissoute par lyse virale.
Interactions → réseaux trophiques → cycles biogéochimiques
★ À maîtriser
📌 Les approches culturales mettent les microorganismes en culture pour isoler des souches pures et étudier leur morphologie, leur physiologie, leur métabolisme et leurs interactions.
La cultivabilité des microorganismes est faible, avec seulement 1 à 10 % des microbes cultivables dans les conditions étudiées.
Le métabarcoding séquence un gène marqueur pour identifier les taxons d’une communauté microbienne.
Un pipeline bioinformatique typique comprend l’extraction de l’ADN, l’amplification du gène marqueur, le séquençage, le dénombrement des ASVs et les analyses statistiques.
Compléments
Culture : organismes vivants isolés ; moléculaire : communautés non cultivables
★ À maîtriser
La richesse correspond au nombre d’ASVs dans un échantillon, avec Sobs pour la richesse observée et Chao1 pour la richesse estimée.
L’indice de Shannon intègre le nombre d’ASVs détectés, leur abondance relative et leur répartition au sein de la communauté.
Les principales matrices de distance sont:
La PCoA conserve les distances réelles, tandis que la nMDS conserve l’ordre des distances et est considérée comme bonne lorsque le stress est inférieur à 0,1.
Compléments
L’indice de Pielou mesure l’équitabilité de la répartition des ASVs, avec 0 pour une absence d’équitabilité et 1 pour une équitabilité maximale.
La normalisation est indispensable avant le calcul des distances et peut utiliser la raréfaction, CSS ou DESeq2.
Alpha : au sein d’une communauté ; bêta : entre communautés
| Interaction | Effet sur A | Effet sur B |
|---|---|---|
| Mutualisme | + | + (bénéfice réciproque) |
| Commensalisme | + | 0 |
| Parasitisme ou prédation | + | − |
| Amensalisme | 0 | − |
| Neutralisme | 0 | 0 |
| Compétition | − | − |
| Dimension | Ce qui est comparé | Mesures ou matrices |
|---|---|---|
| Alpha | Diversité au sein d’une communauté | Sobs, Chao1, Shannon, Pielou |
| Bêta | Diversité entre communautés | Jaccard, Bray–Curtis, UniFrac, Weighted UniFrac |
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1. Quelle proportion approximative des microorganismes est cultivable dans les conditions étudiées ?
2. Quel type d’interaction décrit la syntrophie entre bactéries fermentaires et archées méthanogènes ?
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Qu'est-ce que l'écologie microbienne étudie dans les écosystèmes ?
La biodiversité, la structure, le fonctionnement et les interactions des microorganismes.
Quelle est la biomasse approximative des bactéries sur Terre ?
Environ 1,5 gigatonne de carbone.
Quels cycles biogéochimiques impliquent les microorganismes ?
Les cycles du carbone, de l’azote, du soufre et du phosphore.
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