Bacterial ice nucleation as a freezing survival mechanism on glacier surfaces
Microbial communities in glacial habitats endure extreme conditions such as low temperatures, freeze–thaw cycles, and limited water availability. Microorganisms in these environments possess a range of adaptations to tolerate such stresses. Among these, the ability of certain bacteria to nucleate ice through surface-exposed ice-nucleating proteins (INpro) may enhance survival during freezing events by preventing intracellular freezing. However, the ecological significance of bacterial ice nucleation in glacial environments remains poorly understood.
My PhD project investigates the prevalence and function of bacterial INpro on glaciers, with a particular focus on their role in microbial survival, establishment, and long-term persistence. We use a three-part approach combining cellular and molecular investigations using the INpro model organism Pseudomonas syringae, metagenomic analyses of gene abundance across glacial habitats, and environmental validation in Arctic glacier communities. Together, these complementary approaches aim to determine whether bacterial ice nucleation represents a key adaptation promoting microbial survival and persistence in polar ecosystems.
La nucléation de la glace par les bactéries comme mécanisme de survie au gel à la surface des glaciers
Les communautés microbiennes des habitats glaciaires endurent des conditions extrêmes telles que de basses températures, des cycles de gel-dégel et une faible disponibilité en eau. Les micro-organismes de ces environnements possèdent toute une gamme d’adaptations pour tolérer de tels stress. Parmi celles-ci, la capacité de certaines bactéries à induire la nucléation de la glace grâce à des protéines de nucléation de la glace (INpro) exposées à leur surface pourrait améliorer leur survie lors des épisodes de gel en empêchant le gel intracellulaire. Cependant, la signification écologique de la nucléation bactérienne de la glace dans les environnements glaciaires reste mal comprise.
Mon projet de doctorat étudie la prévalence et la fonction des INpro bactériennes sur les glaciers, en se concentrant particulièrement sur leur rôle dans la survie, l’établissement et la persistance à long terme des microbes. Nous utilisons une approche en trois volets combinant des recherches cellulaires et moléculaires à l’aide de l’organisme modèle Pseudomonas syringae, des analyses métagénomiques de l’abondance des gènes à travers les habitats glaciaires, et une validation environnementale au sein des communautés des glaciers de l’Arctique. Ensemble, ces approches complémentaires visent à déterminer si la nucléation bactérienne de la glace représente une adaptation clé favorisant la survie et la persistance microbienne dans les écosystèmes polaires.
