Etude des cyanobactéries des croûtes biologiques des sols dans les écosystèmes arides, cas du Sahara d’Algérie

Abstract

Les zones hyperarides chaudes sont caractérisées par des conditions environnementalesextrêmes qui limitent la vie des microorganismes telluriques.Dans ces zones, les cyanobactéries autant que producteurs primaires constituent des acteurs clés dans la colonisation des sols nus, en formant des assemblages avec d'autres micro-organismes dans les premiers millimètres du sol, établissant ce qu’on appelle les croûtes biologiques du sol (biocroûtes). Ces dernières recouvrent la plupart des surfaces des sols, et jouent un rôle très important dans le fonctionnement des écosystèmes dans les régions arides. Toutefois, malgré leur importance éco-pédologique, peud’études ont été réalisées sur les cyanobactéries habitants les croûtes du sol dans ces régions, notamment dans les régions hyperarides chaudes, tel est le cas des régions sahariennes. Dans ce cadre, l’objectif de ce travail consiste à caractériser la composition et la diversité des communautés cyanobactériennes dans les croûtes biologiques du Sahara de l’Algérie. Pour ce faire, une approche expérimentale basée sur la combinaison d’une analyse morphologique et phylogénétique(utilisant des séquences du gène de l'ARNr 16S) et métagénomique, nous a permis de caractériser les cyanobactéries colonisant ces croûtes au niveau de deux sites présentant deux microenvironnement différents dans la région d’Oued Soufsituée au Sud-Est de l'Algérie.L'un des sites correspond à une Sebkha ″chott″ caractérisée par un sol très salé et l'autre correspond à une extension de sol sablonneux peu salé. Les résultats obtenus ont révélé une différence de diversité cyanobactérienne entre les deux sites, avec une nette dominance de cyanobactéries non hétérocystes (notamment le Microcoleusspp.) dans le site peu salé, alors que, des cyanobactéries hétérocystes (Scytonema hyalinum, Tolypothrix distorta, Trichormus et Calothrix sp.) ont dominé le site très salé. Par ailleurs, les résultats obtenus ont révélé également la présence des formes de cyanobactéries unicellulaires (cf. Acaryochloris sp. et Chroococcidiopsisspp.) au niveau dusite très salé (Chott Kralla). Globalement, les principales cyanobactéries isolées des croûtes biologiques des deux sites d’étude à savoir Microcoleussteenstrupii, Microcoleusvaginatus, Pseudophormidiumsp., Scytonemahyalinum, Tolypothrixdistorta, Trichormus, Calothrixsp. Microcoleuspaludosus, Nodosilineasp., Trichocoleussociatus et Nostoc communesont largement distribuées dans d'autres zones géographiques du monde sous des conditions moins sévères. Par ailleurs, les bio-essais thermophysiologiquesmenées dans le but d’évaluer le pouvoir adaptatif des cyanobactéries isolées de nos échantillons aux conditions extrêmes du milieu hyperaride chaud(Résistance à latempérature et à la dessiccation) ont montré que certaines cyanobactéries peuvent être considérées comme des microorganismes résistants, étant capables de vivre dans un large éventail de conditionsextrêmes, alors que d’autres sont résilientes. Cette étude relative à la composition et à la diversité des cyanobactéries colonisant les croûtes biologiques au Sahara de l’Algérie a permis de mettre en évidence une communauté abondante et diversifiée adaptée aux conditions extrêmes et incluant des candidats prometteurs qui peuvent être utilisés comme agents de restauration des sols dégradés dans les régions Sahariennes.

تتميز المناطقالحارة شديدة الجفاف بظروف قاسية تحد من حياة الكائناتالدقيقة. في هذاالإطار، تُعد البكتيريا الخضراء المُزرقة، كباقيالمنتجين الأوليين،أحد المستوطنين الرئيسيين للتربة في هذه المناطق الجافة، أين تُشكلفي المليمترات الأولى من التربة تجمعات مع بعض الكائنات الدقيقةالأخرى مكونةما يسمى القشور البيولوجية. هذه الأخيرة تُغطيمعظمأسطحالتربة،وتلعبدورًامهمًاللغايةفي عملالأنظمةالبيئيةوفي إعادة تأهيل التربةالمتدهورة.علىالرغممندورهاالبيئي الأساسي في المناطق الجافة،فقد تم إجراء عدد قليلفقطمنالدراساتحولهاوخاصةفيهذهالمناطقالحارة.فيهذاالسياق،يتناول هذا البحث دراسةتكوينوتنوعمجتمعاتالبكتيرياالخضراء المُزرقةالمستوطنةللقشورالبيولوجية للتربةفي المناطق الصحراوية. وللقيامبذلك،تم الإعتمادعلىمنهجيةتجريبيةتُزاوج بينالتحليلالبنيوي الوراثي(بناءًعلىتسلسلجين16S (ARNr والتحليل الميتاجينومي، حيث سمحت لنا هذه المنهجية بدراسة تكوين وتنوعالبكتيرياالخضراء المُزرقةالتيتستعمرهذهالقشورفيموقعينيمثلانبيئتينمختلفتينفيمنطقةوادي سوف (جنوبشرقالجزائر). أحدهما يمثل سبخة (شط)والذي يتميزبتربةشديدةالملوحةوالموقع الآخريمثلإمتداد لتربة رملية قليلة الملوحة.أظهرت النتائج التي تم الحصول عليها اختلافًا في تركيب وتنوع البكتيريا الخضراء المُزرقة بين الموقعين، مع هيمنة واضحة للبكتيرياالغير مثبة للآزوت (خاصة Microcoleus spp.) في الموقع القليل الملوحة (الطالب العربي)، بينما سادت البكتيريا الخضراء المُزرقة المثبة للاكسيجين (Scytonemahyalinum, Trichormus, Calothrix sp., Tolypothrixdistorta) في الموقع المالح جدا (شط كرلا). علاوة على ذلك، أظهرت النتائج أيضًا وجود أشكال من البكتيريا الخضراء المُزرقة أحادية الخلية (Acaryochloris cf sp., Chroococcidiopsis spp.) في الموقع شديد الملوحة. بشكل عام، أهم أنواع البكتيريا التي تم اكتشافها في موقعي دراستنا هي : Microcoleussteenstrupii, Microcoleusvaginatus, Pseudophormidium sp., Scytonemahyalinum, Tolypothrixdistorta, Trichormus, Calothrix sp., Microcoleuspaludosus, Nodosilinea sp., Trichocoleussociatus, Nostoc. . تتوزع هذه الأنواع أيضا على نطاق واسع في مناطق جغرافية أخرى حول العالم في ظل ظروف أقل قسوة.من جهة أخرى، فإن الإختبارات الفيزيوحرارية التي تم إجرائها في هذه الدراسة (مقاومة البكتيريالدرجة الحرارة والجفاف)، بهدف تقييم القدرة التكيفية للبكتيريا الخضراء المُزرقة المعزولة من عيناتنا على الظروف القاسية للبيئة القاحلة، أظهرت أن بعض هذه السُلالات يمكن إعتبارها كائنات مُقاومة كما أنها قادرة على العيش في ظلظروف مختلفة، في حين أن بعض السُلالات الأخرى تتمتع بالصمود (القدرة على إستعادة الحياة بعد الجفاف). سمحت هذه الدراسة التي تمحورت حول دراسة تكوين وتنوع البكتيريا الخضراء المُزرقة التي تستوطن القشور البيولوجية في صحراء الجزائر إلى تسليط الضوء على مجتمع وفير، متنوع ومتكيف مع الظروف القاسية كما يمكنإعتبار بعض أنواع هذه البكتيريا كأنواع واعدة مرشحة للإستخدامفي مجالإصلاح وإعادة تأهيل التربة المتدهورة في المناطق الصحراوية.