Soutenance de thèse de Aicha MEHIROU ZOUGGAR

Chott Ech Chergui, l’une des plus vastes zones humides du désert nord-africain, se démarque par ses conditions extrêmes de température et de salinité́. Nous avons suivi sept sites, englobant des sources chaudes, des lacs salés et d'eau douce, au cours d’une campagne d'échantillonnage d’un an. Nos objectifs incluaient la caractérisation physico-chimique et microbiologique, avec un accent sur l'isolement et la purification de souches extrêmophiles. L'étude visait aussi à décrire la diversité́ taxonomique via le métabarcodage. L'objectif était de comprendre et de comparer l'influence de la connectivité et des conditions environnementales sur les communautés biologiques dans quatre habitats distincts de la zone humide. L'étude a impliqué une caractérisation mensuelle d’échantillons d’eau et de sédiment de six sites en utilisant les gènes (COI) pour les eucaryotes et ADNr 16S pour les bactéries. Quatre sites sous l'influence de la source thermale ont montré́ peu de variation physico-chimique temporelle. Trois sites ont manifesté́ une variation plus marquée, corrélée à l'aridité́ de la fin du printemps à l'automne, se révélant ainsi un indicateur significatif de la composition chimique de l'eau. Parmi 320 isolats bactériens testés pour la thermo-halo-alcalino-tolérance, 39, affiliés aux Firmicutes et Protéobactéries, ont été maintenus et ont fait l'objet d'une caractérisation physiologique, biochimique et moléculaire. La thermotolérance a été enregistrée jusqu'à 100 °C pour un isolat affilié à Geobacillus stearothermophilus. L’halotolérance a été enregistrée jusqu'à 30% de NaCl pour des isolats affiliés à Salinicola zeshunii, Chromohalobacter beijerinckii et Virgibacillus halodenitrificans. La tolérance à l'alcalinité́ a été enregistrée jusqu'à un pH de 11 pour plusieurs isolats affiliés aux genres Exiguobacterium, Bacillus, Salinicola et Chromohalobacter. La diversité́ alpha était plus élevée dans les échantillons d'eau que dans ceux de sédiments pour les deux marqueurs, et chaque compartiment abritait des communautés distinctes. La composition taxonomique des procaryotes et des eucaryotes variait selon les sites et les dates d'échantillonnage. La T°C et le pH de l'eau (pour le marqueur 16S) ainsi que la salinité́ (pour le marqueur COI) représentaient le meilleur groupe de variables prédicatrices de la composition de la communauté́. Cependant, et de manière intéressante, nos données remettent en question l'hypothèse paradigmatique de Baas Becking selon laquelle, pour les micro-organismes, "tout est partout, mais l'environnement sélectionne", car les sites abritant des communautés les plus similaires en composition d’espèces ne partageaient pas le même habitat abiotique mais tendaient à être géographiquement proches et hydrologiquement les plus connectés, suggérant que la dispersion entre certains sites peut être limitée ("tout" ne peut pas arriver "n’importe où̀"). Un autre résultat inattendu est que, bien que le métabarcodage COI soit rarement utilisé pour étudier les communautés des zones humides, il s'est avéré́ aussi bon, voire meilleur, que le 16S pour refléter l'influence du site, du mois et de l'environnement abiotique. Pour huit des 25 organismes détectés et identifiés au niveau de l'espèce par le métabarcodage COI, leur découverte dans cette zone humide désertique représente une extension de leurs gammes de latitude et/ou de longitude connues selon la base de données biogéographique GBIF. En ajoutant que les courbes d'accumulation de la diversité́ n'atteignent pas un plateau, cela démontre que les études taxonomiques et écologiques de cet environnement apporteraient de nouvelles descriptions d'espèces à la science, et pas uniquement chez les procaryotes. Ces résultats montrent la nécessité́ de poursuivre la recherche afin de mieux comprendre et exploiter les organismes uniques qui prospèrent dans ces environnements humides extrêmes.

Chott Ech Chergui, one of the largest wetlands in the North African desert, stands out for its extreme temperature and salinity conditions. We monitored seven sites, including hot springs, saltwater, and freshwater lakes, over a year-long sampling campaign. Our objectives included physico-chemical and microbiological characterization, with a focus on isolating and purifying extremophile strains. The study also aimed to describe taxonomic diversity via metabarcoding. The goal was to understand and compare the influence of connectivity and environmental conditions on biological communities in four distinct habitats of the wetland. The study involved monthly characterization of water and sediment samples from six sites, using the cytochrome c oxidase subunit I (COI) gene for eukaryotes and the 16S ribosomal gene for bacteria. Four sites under the influence of the thermal spring showed little temporal physico-chemical variation. Three sites exhibited more pronounced variation, closely linked to aridity from late spring to autumn, serving as a significant indicator of water chemical composition. Among 320 bacterial isolates tested for thermo-halo-alkaline-tolerance, 39, affiliated with Firmicutes and Proteobacteria, were successfully maintained and subjected to physiological, biochemical, and molecular characterization. Thermotolerance was recorded up to 100°C for an isolate affiliated with Geobacillus stearothermophilus. Halotolerance was recorded up to 30% NaCl for isolates affiliated with Salinicola zeshunii, Chromohalobacter beijerinckii, and Virgibacillus halodenitrificans. Alkalinity tolerance was recorded up to pH 11 for several isolates affiliated with the genera Exiguobacterium, Bacillus, Salinicola, and Chromohalobacter. Alpha diversity was higher in water samples than sediment for both markers, with each compartment harboring distinct communities. Taxonomic composition of prokaryotes and eukaryotes varied by site and sampling dates. Water temperature and pH (for the 16S marker) as well as salinity (for the COI marker) represented the best set of predictive variables for community composition. However, interestingly, our data challenge Baas Becking's paradigmatic hypothesis that "everything is everywhere, but the environment selects," as sites with the most similar species composition did not share the same abiotic habitat but tended to be geographically close and hydrologically most connected, suggesting that dispersion between certain sites may be limited ("everything" cannot just arrive "anywhere"). Another unexpected result is that, although COI metabarcoding is rarely used to study wetland communities, it proved to be as good, if not better, than 16S in reflecting the influence of site, month, and abiotic environment. For eight of the 25 organisms detected and identified at the species level by COI metabarcoding, their discovery in this desert wetland extends their known latitude and/or longitude ranges according to the GBIF biogeographic database. Additionally, the fact that diversity accumulation curves did not reach a plateau demonstrates that taxonomic and ecological studies of this environment would provide new species descriptions to science, not only among prokaryotes. These results underscore the need for further research to better understand and exploit the unique organisms thriving in these extreme wetland environments.