Les micropyrites : une signature du vivant

Il y a roche et roche ! L’activité biologique des microorganismes peut en effet être responsable de la formation de certaines roches, appelées microbialites. Des minéraux tels les pyrites sont issus de ce processus. Plus intéressant encore, ces pyrites pourraient être utilisées comme traceurs pour reconstituer et comprendre des environnements biogéochimiques du passé : en identifiant la présence de microorganismes à des époques très reculées, cela offrirait une vision nouvelle des environnements qui existaient à la surface de notre planète il y a très longtemps. C’est ce qui ressort d’un article publié le 21 mars 2022 dans la revue Geochemical Perspectives Letters.

À cette fin, une équipe internationale de chercheuses et de chercheurs ont analysé à petite échelle les pyrites présentes dans des microbialites d’un lac volcanique alcalin du Mexique et d’une lagune hypersalée marine de Cuba. Actuellement, les microbialites se forment dans des environnements très variés, dans l’eau douce comme dans l’eau salée. Ces microbialites hébergent des communautés microbiennes très diverses qui influencent les cycles biogéochimiques et induisent la précipitation de phases minérales particulières telles que la pyrite, un minéral composé de fer et de soufre. Étudier ces minéraux permet ainsi de mieux comprendre les interactions entre le vivant et les milieux à la surface de notre planète.

Cette équipe a fait usage d’une combinaison de techniques de pointe (dont la NanoSIMS) pour observer ces pyrites à très fort grossissement et déterminer leurs compositions isotopiques (leurs teneurs en soufre léger et en soufre lourd). Cela a révélé que les pyrites présentes dans les deux environnements étudiés, pourtant très différents, étaient remarquablement similaires isotopiquement : ces pyrites ont les mêmes teneurs en soufre léger, i.e. des compositions typiques d’une production par les microorganismes.
Cette étude démontre que les pyrites formées par l’activité microbienne sont différentes des pyrites qui se forment sans intervention du vivant. Les auteurs proposent donc d’utiliser ces pyrites comme des biosignatures : leur identification dans des roches très anciennes pourrait permettre de discuter de la présence de microorganismes à des époques très reculées et offrirait une vision nouvelle des environnements qui existaient à la surface de notre planète il y a très longtemps. Ce résultat souligne de façon corollaire les limites de l’utilisation des pyrites pour les reconstructions paléo-environnementales globales puisque les pyrites issues d’une activité microbienne sont différentes des pyrites abiotiques.

L’étude a été coordonnée par Johanna Marin-Carbonne, professeure à l’université de Lausanne et implique deux doctorants (Marie Noëlle Decraene et Robin Havas) et plusieurs chercheurs post-doctoraux (Julien Alleon, Virgil Pasquier, Nina Zeyen). Cette étude collaborative a été financée par le programme européen H2020 (ERC Starting Grant STROMATA) et réunit des chercheurs de différent laboratoires français (IMPMC-MNHN, Paris, Biogéosciences, Dijon, Magma et Volcans, Clermont-Ferrand), du Weizmann Institute (Israel), de l’université d’Alberta (Canada), du laboratoire de géochimie biologique de l’EPFL et de l’université de Lausanne. Le protocole analytique a été développé et calibré sur les NanoSIMS du MNHN (Paris) et du Centre conjoint UNIL-EPFL d’analyse de la surface (CASA).

Marin-Carbonne, J., Decraene, M.-N., Havas, R., Remusat, L., Pasquier, V., Alléon, J., Zeyen, N., Bouton, A., Bernard, S., Escrig, S., Olivier, N., Vennin, E., Meibom, A., Benzerara, K., Thomazo, C. (2022) Early precipitated micropyrite in microbialites: A time capsule of microbial sulfur cycling. Geochemical Perspectives Letters. 21, 7–12. https://doi.org/10.7185/geochemlet.2209

Contact direct :
Prof. Johanna Marin-Carbonne (johanna.marincarbonne@unil.ch), UNIL
tél. : 021 692 44 58

Contact presse :
Rémy Freymond (remy.freymond@unil.ch)
tél. : 079 535 84 39

extrait:

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Les micropyrites : une signature du vivant

Il y a roche et roche ! L’activité biologique des microorganismes peut en effet être responsable de la formation de certaines roches, appelées microbialites. Des minéraux tels les pyrites sont issus de ce processus. Plus intéressant encore, ces pyrites pourraient être utilisées comme traceurs pour reconstituer et comprendre des environnements biogéochimiques du passé : en identifiant la présence de microorganismes à des époques très reculées, cela offrirait une vision nouvelle des environnements qui existaient à la surface de notre planète il y a très longtemps. C’est ce qui ressort d’un article publié le 21 mars 2022 dans la revue Geochemical Perspectives Letters.

À cette fin, une équipe internationale de chercheuses et de chercheurs ont analysé à petite échelle les pyrites présentes dans des microbialites d’un lac volcanique alcalin du Mexique et d’une lagune hypersalée marine de Cuba. Actuellement, les microbialites se forment dans des environnements très variés, dans l’eau douce comme dans l’eau salée. Ces microbialites hébergent des communautés microbiennes très diverses qui influencent les cycles biogéochimiques et induisent la précipitation de phases minérales particulières telles que la pyrite, un minéral composé de fer et de soufre. Étudier ces minéraux permet ainsi de mieux comprendre les interactions entre le vivant et les milieux à la surface de notre planète.

Cette équipe a fait usage d’une combinaison de techniques de pointe (dont la NanoSIMS) pour observer ces pyrites à très fort grossissement et déterminer leurs compositions isotopiques (leurs teneurs en soufre léger et en soufre lourd). Cela a révélé que les pyrites présentes dans les deux environnements étudiés, pourtant très différents, étaient remarquablement similaires isotopiquement : ces pyrites ont les mêmes teneurs en soufre léger, i.e. des compositions typiques d’une production par les microorganismes.
Cette étude démontre que les pyrites formées par l’activité microbienne sont différentes des pyrites qui se forment sans intervention du vivant. Les auteurs proposent donc d’utiliser ces pyrites comme des biosignatures : leur identification dans des roches très anciennes pourrait permettre de discuter de la présence de microorganismes à des époques très reculées et offrirait une vision nouvelle des environnements qui existaient à la surface de notre planète il y a très longtemps. Ce résultat souligne de façon corollaire les limites de l’utilisation des pyrites pour les reconstructions paléo-environnementales globales puisque les pyrites issues d’une activité microbienne sont différentes des pyrites abiotiques.

L’étude a été coordonnée par Johanna Marin-Carbonne, professeure à l’université de Lausanne et implique deux doctorants (Marie Noëlle Decraene et Robin Havas) et plusieurs chercheurs post-doctoraux (Julien Alleon, Virgil Pasquier, Nina Zeyen). Cette étude collaborative a été financée par le programme européen H2020 (ERC Starting Grant STROMATA) et réunit des chercheurs de différent laboratoires français (IMPMC-MNHN, Paris, Biogéosciences, Dijon, Magma et Volcans, Clermont-Ferrand), du Weizmann Institute (Israel), de l’université d’Alberta (Canada), du laboratoire de géochimie biologique de l’EPFL et de l’université de Lausanne. Le protocole analytique a été développé et calibré sur les NanoSIMS du MNHN (Paris) et du Centre conjoint UNIL-EPFL d’analyse de la surface (CASA).

 

Marin-Carbonne, J., Decraene, M.-N., Havas, R., Remusat, L., Pasquier, V., Alléon, J., Zeyen, N., Bouton, A., Bernard, S., Escrig, S., Olivier, N., Vennin, E., Meibom, A., Benzerara, K., Thomazo, C. (2022) Early precipitated micropyrite in microbialites: A time capsule of microbial sulfur cycling. Geochemical Perspectives Letters. 21, 7–12. https://doi.org/10.7185/geochemlet.2209

 

Contact direct :
Prof. Johanna Marin-Carbonne (johanna.marincarbonne@unil.ch), UNIL
tél. : 021 692 44 58

Contact presse :
Rémy Freymond (remy.freymond@unil.ch)
tél. : 079 535 84 39