Grêlons : Une fenêtre sur l'inventaire microbien et chimique d'un nuage d'orage

Les nuages d'orage se forment fréquemment pendant la période estivale dans les zones climatiques tempérées. Les études sur ces habitats atmosphériques inaccessibles et de courte durée ont été rares. Nous rapportons ici la première enquête biogéochimique complète d'un nuage d'orage utilisant des grêlons comme outils d'échantillonnage stochastique naturel. Une analyse moléculaire détaillée de la matière organique dissoute dans des grêlons individuels par spectrométrie de masse à ultra-haute résolution a révélé les formules moléculaires de presque 3000 composés différents. Seule une petite fraction de ces composés était des glucides et des lipides biodégradables rapidement, adaptés à la consommation microbienne durant la vie des gouttes de nuage. Cependant, l'environnement nuageux était caractérisé par une faible densité bactérienne (Me = 1973 cellules/ml) ainsi que des concentrations élevées de carbone organique dissous (Me = 179 µM) et d'azote total dissous (Me = 30 µM), de sorte que déjà de petites quantités de composés organiques facilement dégradables suffisent à soutenir la croissance bactérienne. Les empreintes moléculaires ont révélé une origine principalement terrestre de la matière organique dissoute et une contribution mineure de composés présents à la surface des plantes. En revanche, les communautés bactériennes totales et cultivables étaient biaisées par des groupes bactériens (γ-Proteobacteria, Sphingobacteriales et Methylobacterium) indiquant la dominance des bactéries de surface végétale. L'enrichissement des groupes bactériens associés aux plantes indique un processus de sélection des genres microbiens au cours de la formation des nuages, ce qui pourrait affecter le transport à longue distance et la répartition spatiale des bactéries sur Terre. Sur la base de nos résultats, nous formulons l'hypothèse que les bactéries associées aux plantes étaient plus susceptibles que les bactéries du sol (i) de survivre dans l'état aérien grâce à des adaptations à la vie dans la phyllosphère, qui répondent à de nombreuses exigences rencontrées dans l'atmosphère et (ii) de croître sur la fraction adéquate de matière organique dissoute dans les nuages grâce à leur stratégie écologique. Nous concluons que les nuages d'orage figurent parmi les habitats les plus extrêmes sur Terre, où la vie microbienne existe.