Le monde merveilleux des micro-organismes du sol
La volatilisation d'ammoniac du sol au travers de la nitrification par des organismes du sol s'avère extrêmement onéreuse pour les agriculteurs et l'environnement. Auparavant considérée comme le domaine réservé des bactéries autotrophes, la nitrification entraîne la volatilisation des fertilisants à base d'ammoniac et l'émission d'un puissant polluant de l'air et gaz à effet de serre (GES), l'oxyde nitreux, qui provoque également un appauvrissement de la couche d'ozone. Des scientifiques ont récemment découvert un autre coupable de la nitrification, le crenarchée autotrophe (nouvellement rebaptisé thaumarchée, qui signifie littéralement miracle ou merveille en grec). Bien que la présence d'archées dans les milieux de culture marins et de forte pression thermique soit avérée, jusqu'à présent aucun n'avait pu être isolé du sol. Cependant, il existe une preuve génétique indirecte dans le sol selon laquelle les archées responsables de l'oxydation de l'ammoniac sont plus nombreux que leurs homologues bactériens dans une grande variété de sols. Le projet Creneco («The role of mesophilic crenarchaea in soil nitrification») visait à évaluer les contributions respectives des bactéries et des thaumarchées d'oxydation de l'ammoniac dans le sol. L'équipe du projet a également cherché à savoir si l'oxydation de l'ammoniac par des bactéries autotrophes (par opposition à hétérotrophes) était une caractéristique courante des thaumarchées du sol. Une étude du sol à proximité de l'Université d'Aberdeen a permis de recenser les communautés bactériennes et archéennes à l'aide d'une technique d'identification des empreintes digitales par l'ADN, de quantification de l'ARN ribosomique 16S (ARNr) et des gènes archéens (gènes amoA). Les augmentations dans les gènes ARNr et amoA durant la nitrification indiquent que l'oxydation de l'ammoniac était principalement due aux archéens du sol car, parallèlement, aucune croissance de la communauté bactérienne n'avait été constatée. Pour évaluer l'étendue de la nitrification des archéens autotrophes, les scientifiques du projet Creneco ont étudié un gène clé, hcd, dans le métabolisme autotrophe, inconnu dans les lignages hétérotrophes. Des marqueurs PCR (réaction en chaîne par polymérase) ont été développés et une multitude de hcd prélevés dans des sols à proximité (l'un acide, l'autre neutre) ont été évalués. Les hausses dans l'abondance des gènes simultanément à la nitrification ont démontré le processus de nitrification par la variante archéenne. L'utilisation de dioxyde de carbone étiqueté 13C a également indiqué que les archéens étaient les principales bactéries nitrifiantes des sols. Les résultats du projet Creneco montrent que l'oxydation de l'ammoniac par les archéens pourrait jouer un rôle significatif dans les modèles actuels des cycles du carbone et du nitrogène. La recherche et ses répercussions présenteront un intérêt majeur dans bien des domaines, notamment l'agriculture, la santé et le réchauffement mondial, portant respectivement sur les pertes de nitrogène des fertilisants, la pollution des eaux par les nitrates et l'émission de gaz à effet de serre.
