Campagne « Pacific Gyre Leg 329 » du programme IODP: dans les entrailles de la Terre

Du 10 octobre au 13 décembre 2010, une équipe scientifique internationale participe à la campagne 2010 du programme IODP (Integrated Ocean drilling Program), mené depuis plusieurs années pour étudier la croûte océanique des océans du monde. Dans le Pacifique sud, le navire foreur américain Joides Resolution va prélever très profondément des carottes de sédiment et de roche. Le gyre subtropical du Pacifique sud est le plus grand gyre océanique de la Terre, situé au sud de l'équateur entre l'Amérique du Sud et l'Australie. Dans cette zone, les sédiments s'accumulent très lentement, environ 0,1 à 1 mètre par million d'années.

A bord, un seul français : Laurent Toffin, chercheur microbiologiste à l’Ifremer, au laboratoire de Microbiologie des Environnements extrêmes du département Etude des Ecosystèmes Profonds, à Brest. Il sera chargé d’étudier la vie microbienne souterraine présente au sein des sédiments récoltés dans les entrailles de la Terre.

Chaque mardi, Laurent fait le récit de la semaine écoulée. Des focus permettent d'aller plus loin :

• Qu'est-ce qu'une carotte ? (semaine du 12 au 19 octobre)
• Comment les bactéries vivent-elles sous terre ? (semaine du 20 au 26 octobre)
• Comment expliquer la présence de bactéries en profondeur (semaine du 27 octobre au 2 novembre)
• Qui fait quoi dans les laboratoires du Joides Resolution ? (semaine du 3 au 9 novembre)
• Comment fonctionne le programme IODP ? (semaine du 10 au 16 novembre)
• Qu'est-ce qu'une bactérie ? (semaine du 17 au 23 novembre)
• Comment étudie-t-on l'écologie microbienne ? (semaine du 24 au 30 novembre)
• Qui sont Nankai 1T et PM70-1T ? (semaine du 1er au 10 décembre)

Chercher des bactéries d'un centième de millimètre à près de 6000 mètres de profondeur !

Le programme IODP explore l'histoire et la structure de la Terre enregistrées dans les roches et les sédiments du plancher océanique et tente de réaliser le vieux rêve des géologues, traverser la croûte océanique sur toute son épaisseur. Depuis les 7 ans d’existence du programme, la campagne « South Pacific Gyre leg 329 » menée en 2010 est la première entièrement dédiée à l’étude de la biosphère de subsurface. En effet, dans les profondeurs de la Terre, au sein même de la roche, un milieu dépourvu de lumière et pauvre en nutriments, la vie est présente sous forme de bactéries.

Pour récolter cette biomasse « cachée », les scientifiques ont besoin de moyens impressionnants, dont seuls 2 navires au monde sont équipés. Ces navires permettent de réaliser des forages très profonds, grâce à un derrick, et à un système dynamique commandé par ordinateur qui les maintient précisément en position sur l’eau. Un tube de forage est abaissé sous l’eau et entame une longue route à travers la colonne d’eau (5700 mètres dans cette zone du Pacifique), puis le sédiment (70 mètres), et enfin le basalte pour en prélever un échantillon (appelé carotte) de 10 centimètres de diamètre pour 100 mètres de long ! Les carottes sont ensuite ramenées sur le bateau, pour être stockées puis étudiées à bord ou à terre.

Laurent Toffin : son parcours professionnel

Laurent a débuté son activité de recherche à la station Biologique de Roscoff. En 2003, dans le cadre du programme européen DeepBUG (Deep Bacteria underground), il a soutenu sa thèse portant sur la biomasse « cachée » des sédiments marins profonds.

Un séjour post-doctoral d'une année au Japon au Jamstec (Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology) lui a permis de se familiariser avec les techniques de cultures bactériennes à haute pression.

Il est ensuite rentré en France au Cemagref à Antony pour se consacrer à l'étude de la méthanisation des déchets ménagers. Laurent a été recruté à l'Ifremer en 2006 en qualité de chercheur en écologie microbienne des milieux extrêmes. Ses travaux récents portent sur l'identification des acteurs microbiens associés au cycle du méthane et aux groupes d’Archaea incultivés dans les sédiments marins profonds.