Publi¨¦ le 19 juin 2017 – Mis ¨¤ jour le 22 janvier 2018

Un texte de la Minute Recherche par Anne-Catherine Lehours (LMGE). La respiration dans les sols est un d¨¦terminant essentiel du cycle du carbone et des interactions entre ces derniers et le climat.

Introduction
La respiration dans les sols est un d¨¦terminant essentiel du cycle du carbone et des interactions entre ces derniers et le climat. Consid¨¦rant la complexit¨¦ de la machinerie respiratoire, la communaut¨¦ scientifique admet, de fa?on classique, voire dogmatique, que la cellule repr¨¦sente l¡¯unit¨¦ minimale et n¨¦cessaire pour que se r¨¦alise la cascade de r¨¦actions biochimiques du m¨¦tabolisme respiratoire (i.e., oxydation compl¨¨te de mol¨¦cules organiques en dioxyde de carbone (CO2)).
Comment, d¨¨s lors, expliquer que des ¨¦missions substantielles de CO2 persistent plusieurs semaines dans des sols d¨¦pourvus de cellules vivantes?

Arguments en faveur de m¨¦tabolismes extracellulaires
Au cours de nos travaux, nous avons montr¨¦ que, dans des sols o¨´ aucune cellule intacte n¡¯¨¦tait observable suite ¨¤ des traitements de st¨¦rilisation drastique, l¡¯¨¦volution de param¨¨tres tels que les ¨¦missions de CO2, la consommation d¡¯oxyg¨¨ne ou encore l¡¯oxydation de mol¨¦cules organiques mimait celle observ¨¦e lors de la respiration cellulaire. En outre, nous avons observ¨¦ que la signature isotopique du carbone du CO2 ¨¦mis par ces sols st¨¦riles ¨¦tait incompatible avec une respiration d¡¯origine cellulaire. L¡¯ensemble des observations r¨¦alis¨¦es accr¨¦ditent l¡¯existence de processus non cellulaires reproduisant tout ou partie des ¨¦tapes de la respiration.

Qu'est-ce que le concept de l'EXOMET ?
De ces observations a ¨¦merg¨¦ le concept des m¨¦tabolismes extracellulaires ou EXOMET. Ces derniers se r¨¦aliseraient selon le m¨¦canisme suivant : les enzymes intracellulaires lib¨¦r¨¦es dans le sol suite ¨¤ la mort cellulaire sont stabilis¨¦es par des particules organo-min¨¦rales et maintiennent leurs activit¨¦s et leurs interactions, assist¨¦es en cela par des catalyseurs min¨¦raux et m¨¦talliques assurant les transferts d¡¯¨¦lectrons (Cf. Illustration). La cr¨¦ation de ces complexes enzymes-particules-min¨¦raux aboutit ¨¤ la reconstruction de voies m¨¦taboliques complexes mimant, ¨¤ l¡¯ext¨¦rieur de la cellule, celles se d¨¦roulant ¨¤ l¡¯int¨¦rieur de celle-ci.

Implication ¨¦cologique et ¨¦volutive
Au cours de l¡¯histoire de la Science, des ph¨¦nom¨¨nes scientifiques inexpliqu¨¦s ont souvent ¨¦t¨¦ accompagn¨¦s d¡¯un ensemble d¡¯hypoth¨¨ses plausibles. Dans ce contexte, le concept de l¡¯EXOMET est une explication rationnelle de la persistance de processus respiratoires dans des sols st¨¦riles et est support¨¦ par un faisceau de pr¨¦somption.
Sur la base des donn¨¦es que nous avons acquises en conditions exp¨¦rimentales, l¡¯EXOMET contribuerait substantiellement aux ¨¦missions de CO2 par les sols et devra donc ¨ºtre pris en compte dans les mod¨¨les biog¨¦ochimiques et d¡¯¨¦volution climatique. Ce concept supporte ¨¦galement l¡¯hypoth¨¨se selon laquelle les premiers m¨¦tabolismes ont pu se mettre en place avant la compartimentation cellulaire. Les th¨¦ories sur l¡¯origine de la vie devraient ainsi int¨¦grer l¡¯EXOMET dans les m¨¦canismes potentiels ayant permis son ¨¦mergence sur notre plan¨¨te.