Communautés microbiennes et potentiel de biominéralisation dans le pergélisol de montagne de la grotte de glace Devaux dans les Pyrénées centrales

Vie cachée dans un monde qui disparaît

Perchée dans les Pyrénées centrales, une grotte de glace peu connue appelée Devaux rétrécit discrètement sous l’effet du réchauffement climatique. À l’intérieur de cette cavité gelée, des scientifiques ont découvert des communautés microbiennes riches vivant dans des glaces pouvant avoir plusieurs milliers d’années. Ces minuscules habitants non seulement survivent dans le froid et l’obscurité permanents ; ils contribuent aussi possiblement à la formation de délicates structures minérales qui enregistrent le climat passé. Comprendre le fonctionnement de cet écosystème caché peut nous renseigner sur l’avenir du pergélisol de montagne, fournir des indices sur la vie dans d’autres environnements extrêmes et inspirer de nouvelles façons d’exploiter les microbes pour la technologie.

La grotte des trois types de glace

La grotte Devaux se situe juste en dessous de l’altitude où les températures de l’air restent proches de zéro toute l’année. Son intérieur est divisé en zones distinctes : de l’eau de rivière en circulation et des gouttes près de l’entrée, de la glace saisonnière qui fond et regel chaque année, et des masses de glace pérennes plus profondes qui persistent d’une année sur l’autre. Les chercheurs ont échantillonné ces trois habitats—eau liquide, glace saisonnière et glace ancienne—pour comparer leur chimie et leurs communautés vivantes. Ils ont constaté que l’état liquide ou solide de l’eau était le principal facteur distinguant les échantillons : l’eau de rivière et l’eau de goutte étaient chimiquement distinctes de la glace, notamment en ce qui concerne le carbone et les ions majeurs, confirmant que chaque partie de la grotte offre un environnement différent pour la vie.

Minéraux étranges façonnés par des microbes

La grotte Devaux abrite une série de minéraux inhabituels appelés carbonates de grotte cryogéniques, qui se forment quand l’eau gèle et pousse les substances dissoutes dans de petites poches de liquide résiduel. À mesure que cette saumure se concentre, des minéraux comme la calcite, l’aragonite, la vaterite, la calcite riche en magnésium et la nésquéhonite cristallisent. Grâce à des microscopes électroniques à haute résolution, l’équipe a observé des structures carbonatées globulaires et en aiguilles qui ressemblent fortement à des formes minérales connues dans d’autres grottes comme influencées par des microbes. Les couches de mucus microbien et les surfaces cellulaires peuvent servir de échafaudages où les cristaux minéraux nucléent et croissent, surtout dans des conditions légèrement alcalines riches en calcium et magnésium. Ces observations suggèrent que les minéraux de Devaux ne sont pas seulement le produit d’un simple gel, mais aussi d’une activité biologique.

Communautés prospérant dans le froid et l’obscurité

Pour savoir qui habite cet habitat gelé, les scientifiques ont séquencé des marqueurs génétiques de bactéries, d’archées et de microeucaryotes (y compris des champignons et des algues). Ils ont détecté plus de 9 000 variantes génétiques distinctes, dominées par des bactéries telles que les Proteobacteria, Actinobacteria et Patescibacteria—groupes couramment trouvés dans des milieux froids et pauvres en nutriments. L’eau liquide et la glace saisonnière près de l’entrée contenaient davantage d’organismes aimant la lumière, notamment des cyanobactéries et des algues vertes, en accord avec leur exposition occasionnelle au soleil. En revanche, la glace pérenne plus profonde était enrichie en microbes adaptés à l’obscurité et à la rareté, y compris des genres comme Lysobacter capables de digérer de la matière organique complexe. Des genres fongiques comme Penicillium et Cladosporium étaient également abondants, recyclant probablement les faibles quantités de matière organique disponibles. Remarquablement, plus de la moitié des séquences eucaryotes n’ont pas pu être appariées à des organismes connus, mettant en évidence un vaste réservoir de « matière microbienne noire » encore non décrite.

Astuces métaboliques qui construisent des minéraux

Au-delà du catalogue des espèces, l’équipe a utilisé à la fois des sondages ciblés de gènes et le séquençage du métagénome complet pour déduire ce que ces microbes pourraient faire. Dans la glace pérenne, ils ont trouvé des gènes liés à la fixation du carbone, à la fermentation, au métabolisme du méthane et au cycle de l’azote et du soufre—tous des éléments clés de la chimie cachée de la grotte. De manière cruciale, ils ont identifié des gènes codant des enzymes connues pour favoriser la formation minérale : des uréasess et des lyases de l’ammoniac qui augmentent localement le pH, et des anhydrases carboniques qui accélèrent la conversion du dioxyde de carbone en ions carbonate. Ils ont aussi détecté des voies de réduction des nitrates et des sulfates, des processus qui peuvent modifier la chimie de l’eau et favoriser la précipitation de minéraux carbonatés et sulfatés. Bien que l’abondance de ces gènes soit faible et qu’aucune activité directe n’ait été mesurée, leur présence, conjointement aux formes minérales observées au microscope, soutient fortement l’idée que les microbes de Devaux contribuent à la précipitation minérale induite par les bactéries sur de longues échelles de temps.

Pourquoi ces microbes gelés sont importants

La grotte Devaux montre que même dans des blocs de glace de montagne apparemment dépourvus de vie, des communautés microbiennes complexes survivent et transforment subtilement leur environnement. Chaque habitat—eau courante, glace saisonnière et glace pérenne ancienne—accueille son propre mélange d’organismes et de conditions chimiques, et ensemble ils influencent quels minéraux se forment et comment ils croissent. Pour le grand public, le message clé est que les microbes peuvent agir comme des ingénieurs discrets du monde souterrain, laissant des « empreintes » minérales qui enregistrent les conditions passées. À mesure que le pergélisol et les grottes de glace rétrécissent avec le changement climatique, des études comme celle-ci saisissent un archive en voie de disparition à la fois de l’histoire climatique et de la diversité biologique, tout en offrant des analogues pour des environnements glacés sur d’autres planètes et lunes où des partenariats microbe–minéral similaires pourraient un jour être découverts.

Citation: Muñoz-Hisado, V., Bartolomé, M., Osácar, M.C. et al. Microbial communities and biomineralization potential within mountain permafrost of the Devaux ice cave in the Central Pyrenees. Sci Rep 16, 6232 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37305-4

Mots-clés: grottes de glace, vie microbienne, biominéralisation, pergélisol, minéraux cryogéniques