Martine Gérard, Susan Q. Lang, Bernard Pelletier, Bénédicte Ménez, Linda Guentas, Anne Postec, Marianne Quéméneur, Céline Pisapia, Claude Payri, Léna Lecourt, Emmanuelle Gérard, Christophe Monnin, Gaël Erauso, Institut de Physique du Globe de Paris ( IPGP ), Institut national des sciences de l'Univers ( INSU - CNRS ) -IPG PARIS-Université Paris Diderot - Paris 7 ( UPD7 ) -Université de la Réunion ( UR ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie ( IMPMC ), Muséum National d'Histoire Naturelle ( MNHN ) -Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ) -Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR206-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), University of South Carolina [Columbia], University IRD Noumea, Institut de Recherche pour le Développement ( IRD [Nouvelle-Calédonie] ), Écosystémique des communautés récifales et de leurs usages dans le Pacifique insulaire ( CoReUS ), Géosciences Environnement Toulouse ( GET ), Institut de Recherche pour le Développement ( IRD ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Observatoire Midi-Pyrénées ( OMP ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire Matériaux Polymères Interfaces Environnement Marin - EA 4323 ( MAPIEM ), Université de Toulon ( UTLN ), Université de Nouvelle-Calédonie, Nouméa, Institut méditerranéen d'océanologie ( MIO ), Institut de Recherche pour le Développement ( IRD ) -Aix Marseille Université ( AMU ) -Université de Toulon ( UTLN ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université de La Réunion (UR)-Institut de Physique du Globe de Paris (IPG Paris)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (IMPMC), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR206-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD [Nouvelle-Calédonie]), Écosystémique des communautés récifales et de leurs usages dans le Pacifique insulaire (CoReUS), Géosciences Environnement Toulouse (GET), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Matériaux Polymères Interfaces Environnement Marin - EA 4323 (MAPIEM), Université de Toulon (UTLN), Université de la Nouvelle-Calédonie (UNC), Institut méditerranéen d'océanologie (MIO), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de sciences exactes et appliquées (ISEA), BUNC, Pole ID, Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-IPG PARIS-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université de La Réunion (UR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de La Réunion (UR)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-IPG PARIS-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES), Université de la Nouvelle Calédonie (UNC), and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Toulon (UTLN)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)
Despite their potential importance as analogs of primitive microbial metabolisms, the knowledge of the structure and functioning of the deep ecosystems associated with serpentinizing environments is hampered by the lack of accessibility to relevant systems. These hyperalkaline environments are depleted in dissolved inorganic carbon (DIC), making the carbon sources and assimilation pathways in the associated ecosystems highly enigmatic. The Prony Bay Hydrothermal Field (PHF) is an active serpentinization site where, similar to Lost City (Mid-Atlantic Ridge), high-pH fluids rich in H-2 and CH4 are discharged from carbonate chimneys at the seafloor, but in a shallower lagoonal environment. This study aimed to characterize the subsurface microbial ecology of this environment by focusing on the earliest stages of chimney construction, dominated by the discharge of hydrothermal fluids of subseafloor origin. By jointly examining the mineralogy and the microbial diversity of the conduits of juvenile edifices at the micrometric scale, we find a central role of uncultivated bacteria belonging to the Firmicutes in the ecology of the PHF. These bacteria, along with members of the phyla Acetothermia and Omnitrophica, are identified as the first chimneys inhabitants before archaeal Methanosarcinales. They are involved in the construction and early consolidation of the carbonate structures via organomineralization processes. Their predominance in the most juvenile and nascent hydrothermal chimneys, and their affiliation with environmental subsurface microorganisms, indicate that they are likely discharged with hydrothermal fluids from the subseafloor. They may thus be representative of endolithic serpentinization-based ecosystems, in an environment where DIC is limited. In contrast, heterotrophic and fermentative microorganisms may consume organic compounds from the abiotic by-products of serpentinization processes and/or from life in the deeper subsurface. We thus propose that the Firmicutes identified at PHF may have a versatile metabolism with the capability to use diverse organic compounds from biological or abiotic origin. From that perspective, this study sheds new light on the structure of deep microbial communities living at the energetic edge in serpentinites and may provide an alternative model of the earliest metabolisms.