Une fenêtre sur la vie sur Mars

Sous le pergélisol de la source de Lost Hammer, dans le Haut-Arctique canadien, se trouve un milieu extrêmement salé, très froid et presque dépourvu d’oxygène comparable à certaines régions de Mars. C’est l’endroit où aller pour quiconque s’intéresse aux formes de vie qui pourraient exister ou avoir existé sur Mars. Des travaux intensifs dans des conditions extrêmement difficiles ont mené une équipe de recherche de l’Université McGill à la découverte de microbes encore jamais répertoriés. Tirant parti de techniques de génomique de pointe, les chercheurs ont également recueilli des données sur le métabolisme de ces microbes. Dans une étude publiée récemment dans The ISME Journal, les scientifiques ont démontré, pour la première fois, que des populations microbiennes vivant dans le Haut-Arctique canadien, dans des conditions similaires à celles qui règnent sur Mars, pouvaient survivre en absorbant des composés inorganiques simples également présents sur Mars – méthane, sulfure, sulfate, monoxyde de carbone et dioxyde de carbone. Cette découverte est si intéressante que l’Agence spatiale européenne a sélectionné des échantillons des sédiments de surface de la source Lost Hammer, qui serviront à la mise à l’essai des capacités de détection de la vie des instruments devant être utilisés lors de la prochaine mission ExoMars.

Un modèle de la vie sur Mars

Située au Nunavut dans le Haut-Arctique canadien, la source de Lost Hammer est l’une des sources terrestres les plus froides et les plus salées découvertes à ce jour. L’eau qui peut traverser jusqu’à 600 mètres de pergélisol pour atteindre la surface présente une salinité extrême de 24 %, se maintient à une température avoisinant les -5 °C et est pratiquement dépourvue d’oxygène (niveau d’oxygène dissous inférieur à 1 ppm). La source Lost Hammer ne gèle jamais en raison de sa très forte concentration en sel; l’habitat aquatique reste donc liquide malgré des températures négatives. Ces conditions sont similaires à celles de certaines régions sur Mars, où de vastes dépôts de sel et des sources salines froides potentielles ont été observés. Des études précédentes ont fait état de traces de microbes dans des milieux s’apparentant à ceux qu’on trouve sur Mars, mais celle-ci est l’une des rares à révéler la présence de microbes vivants et actifs.

L’équipe de recherche de l’Université McGill, dirigée par le professeur Lyle Whyte du Département des sciences des ressources naturelles, s’est mise en quête de données sur les formes de vie qui pourraient exister sur Mars. À l’aide d’outils génomiques de pointe et de méthodes de microbiologie cellulaire, elle a détecté et caractérisé une population microbienne jamais répertoriée et, surtout, active. La recherche de microbes dans cette source exceptionnelle, puis le séquençage de leurs ADN et ARNm, n’ont pas été chose facile.

Une forme de vie adaptée aux conditions extrêmes

« Ce n’est qu’au bout de quelques années de travail sur les sédiments que nous avons réussi à détecter la présence de populations microbiennes actives », explique Elisse Magnuson, doctorante au laboratoire du P^r Whyte et auteure principale de l’article. « La salinité du milieu nuit à l’extraction et au séquençage des microbes. La découverte de traces de populations microbiennes actives a donc été particulièrement gratifiante. »

L’équipe a isolé et séquencé l’ADN des microbes prélevés dans la source et a ainsi pu reconstruire le génome d’environ 110 microorganismes, dont la plupart n’avaient jamais été observés auparavant. À partir de ces génomes, les chercheurs ont découvert comment les microorganismes arrivaient à survivre et à se développer dans ce milieu inhospitalier, recueillant ainsi des données pouvant s’appliquer à des formes de vie potentielles dans des milieux similaires. Grâce au séquençage de l’ARNm, l’équipe a repéré des gènes actifs dans les génomes et caractérisé des microbes très inhabituels qui se métabolisaient dans ces conditions extrêmes. 

La vie sans matières organiques

« Les microbes que nous avons trouvés et caractérisés à la source Lost Hammer sont étonnants; contrairement à d’autres microorganismes, ils n’ont pas besoin d’oxygène ni de matières organiques pour vivre, précise le P^r Whyte. Ils survivent en absorbant des composés inorganiques simples, tels que du méthane, des sulfures, des sulfates, du monoxyde de carbone et du dioxyde de carbone, également présents sur Mars. Comme ils peuvent également fixer le dioxyde de carbone et l’azote de l’atmosphère, ils sont très bien outillés pour survivre et s’épanouir dans des milieux hostiles sur Terre ou ailleurs. »

Les chercheurs se pencheront maintenant sur la culture et la caractérisation plus poussée des membres les plus abondants et les plus actifs de cet étrange écosystème microbien afin de mieux comprendre comment ils peuvent vivre dans les conditions de froid et de salinité extrêmes de la source de Lost Hammer. L’équipe espère que ses travaux pourront ensuite permettre de décoder les mystérieux isotopes de soufre et de carbone que le rover Curiosity de la NASA a récemment prélevés dans le cratère Gale sur Mars.

L’article « Active lithoautotrophic and methane-oxidizing microbial community in an anoxic, sub-zero, and hypersaline High Arctic spring », par E. Magnuson, I. Altshuler, M. Á. Fernández‑Martínez et coll., a été publié dans The ISME Journal.

DOI : https://doi.org/10.1038/s41396-022-01233-8

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