Les microbes du sol jouent un rôle essentiel dans le cycle du carbone, mais comment ces micro-organismes traitent-ils les déchets végétaux pour produire du dioxyde de carbone (CO2) dans l’atmosphère ? Une équipe de recherche universitaire américaine a mené une étude approfondie pour comprendre les voies métaboliques suivies par les microbes lorsqu’ils consomment des déchets végétaux.
Les microbes du sol peuvent suivre deux voies différentes lorsqu’ils consomment des déchets végétaux. Ils peuvent utiliser ces déchets pour construire leur propre corps ou les respirer sous forme de CO2 dans l’atmosphère. Une équipe de recherche de l’Université Northwestern a étudié les voies métaboliques suivies par les microbes lorsqu’ils consomment des déchets végétaux, en utilisant une combinaison de déchets végétaux pour représenter ce que les microbes rencontrent dans l’environnement naturel.
Les chercheurs ont utilisé des étiquettes isotopiques pour suivre les atomes de carbone spécifiques à chaque type de composé végétal à l’intérieur de la cellule microbienne. Cela leur a permis de capturer les chemins suivis par les atomes de carbone dans le métabolisme microbien.
Les différences entre les voies métaboliques
Les résultats de l’étude montrent que les carbones dérivés du lignine, des unités aromatiques non sucrées, suivent une voie métabolique différente de celle des carbones dérivés de la cellulose, des unités de sucre de glucose. Les carbones de la cellulose suivent les voies glycolytique et du cycle des pentoses-phosphates, qui mènent à des réactions métaboliques convertissant les déchets végétaux en carbones pour construire l’ADN et les protéines du microbe.
En revanche, les carbones aromatiques du lignine suivent le cycle de l’acide tricarboxylique, qui produit des précurseurs pour les protéines mais également des réactions produisant du CO2. La majorité du CO2 respiré par les microbes provient de cette voie métabolique.
Les implications pour le cycle du carbone
Les résultats de l’étude montrent que les microbes respirent trois fois plus de CO2 à partir des carbones dérivés du lignine que des carbones dérivés de la cellulose. Cette découverte est importante car elle aide à comprendre comment les microbes contribuent au cycle du carbone dans le sol et comment cela affectera le changement climatique.
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« Le réservoir de carbone stocké dans le sol est environ 10 fois plus important que le carbone présent dans l’atmosphère », a précisé Ludmilla Aristilde, professeure associée de génie civil et environnemental à l’Université Northwestern. « Ce qui se passe avec ce réservoir aura un impact énorme sur la planète. »
Les résultats de cette étude pourraient aider à améliorer les prédictions sur l’impact du carbone dans le sol sur le changement climatique. L’étude a été publiée dans le journal Environmental Science & Technology.
Légende illustration : Image d’un sol avec un gros plan d’une bactérie et des voies cellulaires impliquées dans la production de dioxyde de carbone. Les substrats disponibles dans la matière organique du sol sont traités par des voies spécifiques avec différents flux de production de dioxyde de carbone. Crédit : Aristilde Lab/Northwestern University
Article : « Disproportionate carbon dioxide efflux in bacterial metabolic pathways for different organic substrates leads to variable contribution to carbon use efficiency » – DOI:
Cette étude fascinante de l’Université Northwestern offre un aperçu précieux sur le rôle crucial des microbes du sol dans le cycle du carbone. En utilisant des étiquettes isotopiques, les chercheurs ont pu tracer les trajectoires spécifiques des atomes de carbone issus de déchets végétaux à l’intérieur des micro-organismes, révélant ainsi deux voies métaboliques distinctes : l’une pour la construction cellulaire et l’autre pour la respiration de CO2 dans l’atmosphère.
Les conclusions indiquent que les micro-organismes traitent les composés de cellulose et de lignine différemment, avec une production notablement plus élevée de CO2 à partir des carbones aromatiques du lignine. Cette découverte est cruciale pour comprendre comment le sol contribue au cycle global du carbone et, par extension, à l’atténuation du changement climatique.
Les implications de cette recherche sont vastes, soulignant l’importance de préserver la santé et la diversité des écosystèmes du sol, qui stockent environ dix fois plus de carbone que notre atmosphère. Ces informations enrichissent notre compréhension des processus biogéochimiques fondamentaux qui régulent notre environnement. Une avancée scientifique pertinente et stimulante pour les défis climatiques à venir.