Thèse Biodiversité et Activité Photosynthétique dans les Nuages H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Clermont Auvergne
École doctorale : Sciences de la Vie, Santé, Agronomie, Environnement
Laboratoire de recherche : Laboratoire Microorganismes : Génomes et Environnement
Direction de la thèse : PIERRE AMATO ORCID 0000000331680398
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-06-19T23:59:59

La biodiversité microbienne des écosystèmes de surface peut être transportée par voie aérienne sur de longues distances, notamment par les nuages et les précipitations, et contribuer ainsi à la répartition biogéographique de ces organismes. De nombreux microorganismes phototrophes viables sont ainsi présents dans les nuages, et potentiellement capables de maintenir une activité photosynthétique malgré des conditions peu favorables.
Cette thèse vise à approfondir la caractérisation de la biodiversité microbienne phototrophe de l'atmosphère (microalgues eucaryotes, cyanobactéries, bactéries photohétérotrophes), et à évaluer son potentiel d'activité dans les nuages, afin d'estimer la production primaire associée et la contribution autotrophe au cycle du carbone. Des échantillons atmosphériques seront analysés par des méthodes culturales, cellulaires et moléculaires, et associées à des données chimiques et de dynamique des masses d'air afin d'en identifier l'origine. L'influence des conditions atmosphériques sur l'activité photosynthétique et les flux de carbone mis en jeu seront étudiés en laboratoire et en chambre de simulation, sur des souches isolées et dans des échantillons naturels, par des méthodes de fluorescence, et de chimie analytique. Le projet Explorae CLOUDIA (2025-2027) soutiendra ces recherches, et des programmes tels que CNRS EC2CO et MITI seront sollicités.

Péguilhan et al. (2025). Clouds influence the functioning of airborne microbes. Biogeosci., 22, 1257-1275, https://doi.org/10.5194/bg-22-1257-2025.
Amato et al. (2023). The aeromicrobiome: the selective and dynamic outer-layer of the Earth's microbiome. Frontiers Microbiol., 14, 2023, https://doi:10.3389/fmicb.2023.1186847.

L'atmosphère transporte une grande diversité microbienne, dont une fraction demeure viable et participe à la transformation de composés organique dans l'eau des nuages. Des organismes phototrophes sont également présents, mais leur capacité de maintien d'activité photosynthétique, de production primaire et donc fixation de carbone dans ces environnements restent inexplorés.

Décrire la biodiversité photosynthétique circulant dans l'atmosphère et sa variabilité en lien avec la dynamique des masses d'air, et étudier sa tolérance aux conditions rencontrées dans les nuages et évaluer les flux de carbone associés.

Les méthodes incluent la caractérisation biologique et chimique d'échantillons atmosphériques, et leur mise en relation avec la dynamique des masses d'air afin d'identifier les sources probables et retracer l'histoire atmosphérique des échantillons. Des méthodes de microbiologie pasteurienne (cultures), de cytométrie/imagerie, et moléculaires seront utilisées, ainsi que des mesures d'activité photosynthétique potentielle (phytoPAM) dans des conditions atmosphériques simulées, associées à des analyses chimiques GC et LC-MS/MS, afin de quantifier les flux de carbone.