Littérature scientifique sur le sujet « Cheminées hydrothermales »

The Larder Lake – Cadillac deformation zone (LLCDZ) is one of two major, auriferous, deformation zones in the southern Abitibi subprovince of the Archean Superior Province. It hosts the Cheminis and the giant Kerr Addison – Chesterville deposits within a strongly deformed band of Fe-rich tholeiitic basalt and komatiite of the Larder Lake Group (ca. 2705 Ma). The latter is bounded on both sides by younger, less deformed, Timiskaming turbidites (2674–2670 Ma). The earliest deformation features are F1 folds affecting the Timiskaming rocks, which formed either during D1 extensional faulting or during early D2 north–south shortening related to the opening and closure, respectively, of the Timiskaming basin. Continued shortening during D2 imbricated the older volcanic rocks and turbidites and produced regional F2 folds with an axial planar S2 cleavage. D2 deformation was partitioned into the weaker band of volcanic rocks, producing the strong S2 foliation, L2 stretching lineation, and south-side-up shear sense indicators, which characterize the LLCDZ. Gold is present in quartz–carbonate veins in deformed fuchsitic komatiites (carbonate ore) and turbiditic sandstone (sandstone-hosted ore), and in association with disseminated pyrite in altered Fe-rich tholeiitic basalts (flow ore). All host rocks underwent strong mass gains in CO2, S, K2O, Ba, As, and W, during sericitization, carbonatization, and sulphidation of the host rocks, suggesting that they interacted with the same hydrothermal fluids. Textural relationships between alteration minerals and S2 cleavage indicate that mineralization is syn-cleavage. Thus, gold was deposited as hydrothermal fluids migrated upward along the LLCDZ during contractional, D2 south-side-up shearing. The gold zones were subsequently modified during D3 reactivation of the LLCDZ as a dextral transcurrent fault zone.

Cette etude fait le point sur les caracteristiques ecologiques de la partie la plus chaude de l'ecosysteme hydrothermal profond. Il s'agit d'un milieu complexe dans ses dimensions spatiales et temporelles. L'environnement physico-chimique est variable a de multiples echelles. Aux phenomenes temporels aleatoires et chaotiques se superposent des phenomenes periodiques dont les plus significatifs sont gouvernes par les cycles de maree. Cette variabilite permet aux organismes particulierement tolerants de coloniser ce milieu difficile et d'y subsister. Les microorganismes sont tres abondants a la surface des cheminees, mais diminuent tres fortement dans les premiers cm d'epaisseur. Archaea et bacteria sont distribuees differement. La faune du pole chaud est dominee a 13n/epr par les polychetes alvinellidae, dont la biomasse est elevee. Le recrutement est discontinu, sans doute synchrone au niveau d'un site ou d'un champ. Les alvinellidae semblent presenter un developpement non-planctotrophe en contradiction avec la distribution des especes. Un modele de dispersion est propose, qui indique que les courants de fond seuls ne peuvent expliquer ce paradoxe. Le deplacement de l'activite hydrothermale le long des dorsales permet peut-etre, a long terme, aux organismes ne disposant pas d'une phase de dispersion tres efficace, de coloniser de nouveaux habitats de proche en proche.

Les Thermococcales sont des archées réductrices de soufre composant une partie majeure de la biodiversité des parties les plus chaudes des cheminées hydrothermales appelés “fumeurs noirs”. Cet environnement extrême est caractérisé par de forts gradients physicochimiques et principalement composé de minéraux de sulfures de fer tels que la pyrite (FeS₂). Un possible mécanisme d'adaptation à ces conditions extrêmes serait la minéralisation de sulfures de fer biologiquement induite par les Thermococcales. Cette biominéralisation permettrait de détoxifier les fortes concentrations de fer émanant des fumeurs noirs. Ma thèse a pour objectif de comprendre le rôle de la biominéralisation dans un environnement hautement minéralisation, et d'approfondir notre compréhension de ses mécanismes moléculaires. Je propose un modèle impliquant la minéralisation d'une part de la population cellulaire au profit des survivantes, protégées des flux hydrothermaux toxiques. Pour confirmer cette hypothèse, mes résultats montrent que les Thermococcales induisent une précipitation plus rapide du fer dissous par rapport aux conditions abiotiques. Tandis qu'une partie de la population minéralise en pyrite, les survivantes montrent un profil transcriptomique orienté vers la réparation de l'ADN et la détoxification de métaux lourds. Je détermine plus précisément le rôle des cellules minéralisées dans ce système putatif, en suggérant que la biominéralisation permet aux Thermococcales d'endurer des hautes concentrations en fer par son immobilisation. Les cellules survivantes profitent ainsi du sacrifice d'une sous-population, et font alors face à des concentrations en fer dissous moins élevées. Le fer résiduel peut alors être détoxifié par des mécanismes plus classiques, encodés génétiquement. En parallèle de l'identification des phases minérales, l'état métabolique des cellules est suivi durant les expériences de biominéralisation. Ces expériences ont permis de montrer que la lyse massive observée à 5mM ne se manifeste pas à 1mM de FeSO₄. Grâce à différentes techniques d'imagerie, il a été possible de mettre en évidence les dommages mécaniques provoqués par le fer sous forme de nanoparticules, développant notre connaissance sur les mécanismes de toxicité du fer
Major inhabitants of the hottest parts of deep-sea hydrothermal vents, Thermococcales are sulfur-reducing archaea that have adapted to this extreme environment. Characterized by steep physicochemical gradients, these vents release heavy-metal enriched fluids. One putative survival mechanism involves iron sulfide mineralization by Thermococcales, which could help them deal with iron toxicity. This thesis aims to understand the role of biomineralization (BM) in a highly mineralizing environment, and further our understanding of its molecular mechanisms. I propose a model where mineralized cells shield part of the population from transient flushes of toxic hydrothermal fluids. To confirm this hypothesis, my results show that Thermococcales induce a faster precipitation of dissolved iron (dFe) compared to abiotic conditions. As a part of the population is encrusted in pyrite, the remaining living cells show a gene expression profile oriented towards DNA repair and heavy-metal detoxification. I further define the role of the mineralizing cell in this putative survival mechanism, suggesting this BM process allows Thermococcales to endure high iron concentration through metal immobilization. The remaining live cells are then more likely to survive, with manageable dFe concentrations dealt with classical iron detoxification mechanisms. In parallel to mineral phases identification, the metabolic state of cells was monitored during the mineralization process. This experiment shows that iron-induced damages were only observable at the cell level at 1mM FeSO₄, not at the population level. This contrasts with previous experiments with concentration of 5mM FeSO₄ that induced massive cell lysis. Through imaging experiments, it was possible to observe the mechanical damage caused by iron nanoparticles, adding to the understanding of toxicity beyond the chemical damage they cause

Les micro-organismes vivant dans des ecosystemes extremes sont devenus des reservoirs potentiels d'enzymes benefiques pour la biocatalyse. Les etudes menees visent a obtenir un outil enzymatique pouvant hydrolyser les proteines aux temperatures elevees et qui serait resistant aux differents agents de denaturation. Dans cet objectif, la ppa (protease de pyrococcus abyssi) a ete isolee et purifiee a partir du surnageant de culture d'une archaebacterie marine hyperthermophile, pyrococcus abyssi souche st 549. La purification a fait intervenir trois etapes chromatographiques impliquant des resines echangeuses d'ions. A l'issue de la purification, le rendement enzymatique etait de 4% et le facteur de purification de 890 fois. Cette protease est une protease a serine hydrolysant les proteines et les peptides avec une preference de coupure en position p1 et p'1 des residus aromatiques et hydrophobes. Son activite est optimale a 95#c et a ph 9. La ppa est relativement stable entre 90 et 100#c mais elle est peu stable au dela de 100#c(t#<1/2> = 270, 49, 39, 8 et 5 minutes respectivement a 90, 95, 99, 104 et 108#c). Le sds abaisse la temperature d'activite de la ppa mais diminue egalement sa thermostabilite. Le profil electrophoretique de la ppa observe par zymogramme suggere que cette enzyme existe sous differentes formes moleculaires. Trois d'entre elles predominent, de masses moleculaires apparentes 150, 105 et 60 kda. L'interdependance des bandes observees a ete revelee par le changement des conditions de denaturation des echantillons (temperature, concentration en sds) avant l'electrophorese. Les resultats obtenus par filtration moleculaire confirment la tendance tres prononcee de la ppa a l'agregation. A temperature ambiante elle se presenterait sous la forme d'un agregat de masse moleculaire voisine de 540 kda.

Dans le cadre de l'exploration de la diversité microbienne des sources hydrothermales océaniques profondes, les techniques moléculaires basées sur l'analyse du gène codant pour l'ARN ribosomique 16S ont permis la mise en évidence d'une grande diversité archéenne et bactérienne. Cependant, la diversité des micro-organismes hydrothermaux cultivés à ce jour reste bien inférieure à celle décrite par l'approche moléculaire. Des méthodes innovantes doivent alors être mises en oeuvre pour cultiver de nouveaux micro-organismes, et ainsi déterminer leurs caractéristiques métaboliques et leur rôle potentiel dans l'écosystème. Tel était l'objectif de ce travail : un bioréacteur gas-lift a été utilisé pour réaliser des cultures d'enrichissement en continu, pendant 50 jours, dans des conditions de thermophilie (60°C) et d'hyperthermophilie (90°). Un échantillon de cheminée (site Rainbow, ride medio-atlantique) a servi d'inoculum et a fait l'objet d'une analyse directe de la diversité moléculaire. La diversité des communautés microbiennes enrichies en bioréacteur a été analysée par DGGE, clonage, séquençage et hybridation. La diversité des micro-organismes cultivés en continu en bioréacteur s'est avérée plus grande que celle obtenue par culture classique en flacon (batch). Au sein du bioréacteur, une dynamique de la structure de la population a pu être mise en évidence. Des micro-organismes appartenant a priori à des espèces thermophiles modérées ont été détectés à 90 °C, et des autotrophes ont été obtenus en co-culture avec des hétérotrophes à 60°C. Des échanges de métabolites peuvent expliquer ce dernier résultat. Plusieurs espèces nouvelles, détectées au préalable de façon moléculaire, ont pu être isolées à partir des cultures d'enrichissement en bioréacteur. Une nouvelle espèce de l'ordre des Thermotogales, Marinitoga hydrogenitolerans, a notamment été décrite