Microclimat alpin et sensibilité thermique des traits microbiens du cycle du carbone // alpine microclimate and thermal sensitivity of microbial traits driving soil carbon cycling

Topic description

Ce projet de thèse vise à comprendre comment le microclimat du sol — c'est-à-dire la température et l'humidité perçues par les microorganismes — contrôle la sensibilité thermique (Ts) de traits microbiens clés régulant le cycle du carbone dans les sols alpins. Le changement climatique devrait accroître la fréquence des étés chauds et secs et réduire la durée de l'enneigement en montagne, mais les conditions du sol sont fortement reconfigurées par la topographie, la végétation, la neige et l'état hydrique, générant une hétérogénéité microclimatique susceptible d'amortir ou d'amplifier les extrêmes. L'objectif central est de quantifier comment des descripteurs microclimatiques du sol tels que l'intensité des extrêmes thermiques (Tmax/Tmin), la capacité de buffering (amplitude/variabilité), le nombre de jours de gel/dégel, la durée de couverture neigeuse et l'humidité du sol se traduisent par des signatures thermo-fonctionnelles distinctes de traits microbiens clés du cycle du carbone (enzymes extracellulaires, respiration hétérotrophe, CUE), incluant des paramètres de Ts contrastés (Ea, Tmin, Topt/Tmax).
La thèse, réalisée au LECA (CNRS–UGA–USMB) s'appuiera sur un échantillonnage représentant la diversité des microclimats des sols alpins, définis à partir de suivis in situ de long terme. En conditions contrôlées au laboratoire, elle mesurera des courbes de réponse thermique pour des traits microbiens majeurs du cycle du carbone : activités enzymatiques extracellulaires, respiration hétérotrophe (Rh/CO₂) et, selon le protocole retenu, efficience d'utilisation du carbone (CUE). Les réponses thermiques seront modélisées via des approches Arrhenius et MMRT afin d'estimer des paramètres (p. ex. Ea, Tmin, Topt/Tmax, largeur thermique). Le travail identifiera ensuite les mécanismes expliquant la variabilité entre microclimats en intégrant (i) la qualité/accessibilité de la matière organique et la partition du carbone (incluant fractions POM/MAOM), (ii) les contraintes en nutriments C–N–P, et (iii) les stratégies écologiques microbiennes inférées à partir de marqueurs fonctionnels/génomiques (métagénomique). Les résultats attendus fourniront un cadre mécaniste reliant microclimat, physiologie microbienne et devenir du carbone, et amélioreront la prévisibilité des rétroactions sol–climat en milieu alpin, y compris lors d'événements extrêmes.
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This PhD project investigates how alpine soil microclimate—the temperature and moisture conditions actually experienced by microorganisms—controls the thermal sensitivity (Ts) of key microbial traits that regulate soil carbon cycling. Climate change is expected to increase the frequency of warm and dry summers and reduce snow cover in mountain regions, yet soil conditions are shaped by topography, vegetation, snow and soil water status, creating strong microclimatic heterogeneity that can buffer or amplify extremes. A central goal of this thesis is to quantify how microclimate descriptors such as thermal extremes (Tmax/Tmin), buffering capacity (amplitude/variability), the number of freeze–thaw days, snow-cover duration, and soil moisture translate into distinct thermo-functional signatures of key microbial carbon-cycling traits (extracellular enzymes, heterotrophic respiration, CUE), including contrasting Ts parameters (Ea, Tmin, Topt/Tmax, thermal breadth).

Based at LECA (CNRS–UGA–USMB), the project will sample soils across contrasted alpine microclimates defined from long-term in situ monitoring. In controlled laboratory conditions, it will measure thermal response curves for major microbial carbon traits, including extracellular enzyme activities, heterotrophic respiration (Rh/CO₂) and, depending on the selected protocol, carbon use efficiency (CUE). Thermal responses will be modelled using Arrhenius and MMRT approaches to derive key parameters (e.g., Ea, Tmin, Topt/Tmax, thermal breadth). The thesis will then identify the mechanisms underlying between-microclimate differences by integrating (i) soil organic matter quality/accessibility and carbon partitioning (including POM/MAOM fractions), (ii) C–N–P nutrient constraints, and (iii) microbial ecological strategies inferred from functional/genomic markers (shotgun metagenomics; YAS framework, depending on project set-up). Expected outcomes will provide a mechanistic link between microclimate, microbial physiology and carbon fate, improving predictions of soil–climate feedbacks in alpine ecosystems, including under extreme events.
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Début de la thèse : 01/10/

Funding category

Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

Funding further details

Concours pour contrat doctoral