La biosphère de sub-surface océanique représente les deux tiers de la biomasse de la Terre. Ces importantes populations microbiennes enfouies sous la surface du plancher océanique jouent un rôle clé dans les cycles biogéochimiques. Bien que la profondeur maximale de cette biosphère de sub-surface ne soit toujours pas déterminée actuellement, celle-ci serait limitée par des facteurs physico-chimiques tels que la température ou l'absence de source d'énergie. Certains microorganismes non-cultivés du domaine des Archaea jouent probablement un rôle majeur dans l'écosystème sédimentaire marin profond et hydrothermal. Afin de contourner les limitations des approches culturales, les outils moléculaires sont principalement utilisés pour l'étude des communautés microbiennes de la biosphère profonde. Ainsi, dans le but de déterminer les facteurs environnementaux contrôlant la distribution des Archaea dans la biosphère profonde océanique, ce travail de recherche a comparé la diversité moléculaire (ARNr 16S et les gènes codant pour des enzymes spécifiques de différentes voies métaboliques) associée à quatre écosystèmes différents de sub-surface : les sédiments marins profonds côtiers, océaniques, ceux des marges continentales, et l'environnement hydrothermal. Ce travail de recherche a permis (i) de caractériser la distribution des communautés d'Archaea dans différents contextes biogéochimiques, (ii) de mettre en évidence de nouveaux phylotypes, (iii) de proposer une nouvelle définition de la sub-surface profonde, (iv) d'étendre la profondeur de la biosphère marine profonde jusqu'à au moins 1626 m sous la surface du sédiment. Ainsi, cette étude montre que la distribution des différentes communautés d'Archaea de la surface jusqu'à la sub-surface est liée aux différentes conditions physico-chimiques. De plus, dans des environnements présentant une température plus élevée, des thermophiles putatifs pourraient être des représentants d'une biosphère profonde et chaude.

The sub-seafloor biosphere may contain two thirds of Earth's total prokaryotic biomass. The large and active microbial populations buried in the sub-seafloor play a key role in global biogeochemical cycles. However, little is known about these prokaryotic communities. The depth limit of this sub-seafloor biosphere is still unreached, and elevated temperatures as well as insufficient energy sources are the likely factors limiting life at depth. Interestingly, archaeal communities with unknown physiologies and no cultured relatives seem to have a key role in deep marine sediments and hydrothermal ecosystems. As most deep biosphere microorganisms detected so far have been extremely resistant to cultivation, molecular approaches remain to date the most appropriate tools for the analysis of the overall prokaryotic communities in sub-surface environments. In order to determine the main environmental factor driving the archaeal diversity in the sub-seafloor, the present study is mainly focused on the comparison of the 16S rRNA (RNA- or DNA- derived) and functional gene diversity associated with four different sub-seafloor ecosystems: deep coastal, margin and open-ocean sediments, and hydrothermal environment. The present study (i) shows the distribution of the archaeal communities within different biogeochemical habitats, (ii) reveals new phylogenetic lineages, (iii) proposes a different definition of the deep sub-surface, (iii) expands the known sub-seafloor biosphere to at least 1,626 meters below seafloor. The archaeal lineages seem to be specifically distributed from the surface to the deep sub-subsurface according to the physical and chemical conditions. In higher temperature environments, such as very deep sub-surface sediments, or in hydrothermal environments, putative (hyper)thermophilic Archaea may represent indicators of a deep hot biosphere.