Microbes des sols : quantification par qPCR selon l’usage du sol

En bref

• Cadre : TP d’extraction d’ADN et de qPCR, Master 2 STS Gestion de l’environnement, parcours Écologie des milieux de montagne, Université Savoie Mont-Blanc
• Équipe : en binôme avec Apolline Saint-Pierre
• Période : décembre 2025 – janvier 2026
• Sols étudiés : prairie anthropisée, champ cultivé et forêt (Savoie), prélevés début décembre

Résumé

Les sols abritent des communautés microbiennes très diversifiées, dont l’abondance peut varier selon l’usage des terres. Ce travail visait à mettre en œuvre un protocole complet de quantification par qPCR et à comparer trois sols sous usages contrastés : une prairie anthropisée, un champ cultivé et une forêt. Après extraction de l’ADN, la qualité des extraits a été contrôlée par électrophorèse et fluorimétrie, puis deux marqueurs ont été quantifiés : le gène 16S, marqueur taxonomique des bactéries, et le gène mcrA, marqueur fonctionnel des archées méthanogènes. Les données ont été analysées sous R par ANOVA et tests non paramétriques. L’ADN extrait est de bonne qualité et le protocole s’est révélé reproductible. Les abondances bactériennes suivent une tendance prairie > forêt > champ, cohérente avec la littérature, mais les différences restent modérées, et aucune différence n’est détectée pour mcrA. Une forte variabilité entre sous-échantillons d’un même sol met en évidence un effet du manipulateur et de la micro-échelle, qui plaide pour une standardisation accrue et des réplicats techniques.

Question

Les sols abritent d’immenses communautés de bactéries et d’archées. Leur abondance change-t-elle selon l’usage du sol ? On a quantifié deux marqueurs génétiques : le gène 16S (toutes les bactéries) et le gène mcrA (archées productrices de méthane, favorisées quand le sol manque d’oxygène).

Méthodes

• Extraction d’ADN : lyse des cellules sur billes, purification sur colonne
• Contrôles qualité : électrophorèse sur gel d’agarose, dosage de l’ADN par fluorimétrie (Qubit)
• qPCR (SYBR Green) : quantification des copies de 16S et de mcrA par gramme de sol, à partir d’une gamme étalon
• Statistiques sous R : ANOVA et tests non paramétriques (Kruskal-Wallis, Dunn), en comparant les sols et les sous-échantillons de chaque manipulateur

Résultats

• L’ADN extrait est de bonne qualité (fragments d’environ 20 000 paires de bases) : le protocole fonctionne.
• La prairie contient un peu plus d’ADN et de bactéries que la forêt et le champ cultivé, comme dans la littérature, mais l’écart reste modéré.
• Les archées méthanogènes (mcrA) ne diffèrent pas entre les trois sols : les jours de pluie avant le prélèvement n’ont pas créé de manque d’oxygène marqué.
• Les écarts entre sous-échantillons d’un même sol sont importants : la manipulation et l’hétérogénéité du sol pèsent lourd, d’où l’intérêt de standardiser et de multiplier les répétitions. Une erreur de dilution a aussi été repérée et expliquée.

Compétences mobilisées

• Biologie moléculaire : extraction d’ADN, électrophorèse, fluorimétrie, qPCR
• Écologie microbienne des sols
• Statistiques sous R (ANOVA, Kruskal-Wallis)
• Analyse critique des biais expérimentaux
• Travail en binôme

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