Microbiological and chemical characterisation of St Anne cave, Belgium

English. In Belgium, most drinking water is provided by calcareous karst aquifers. Chemical and microbiological characterisation of these systems focalises mainly on the transfer of pollutants and microbial contaminants, major sources of sanitary risks. These studies are generally based on bacterial cultures, representing however only 1% of bacterial species present in the environment. Molecular techniques allow the study of the global microbial diversity of an environment, as they are based on direct ADN extractions, without previous culturing steps. The objective of this research was the study of the microbial diversity in the ‘St Anne’ cave, Belgium. Chemical composition of the water, cultivable bacteria and the diversity of ammonia-oxydizing bacteria (AOB) were studied in waters and sediments of the ‘Chawresse’ (underground river in St Anne), on the cave’s wall and in soils aboveground. Bacterial counts revealed that most cultivable bacteria were associated with suspended particles and that their numbers decreased underground. Molecular analyses revealed the presence of AOB in the karst system. AOB are responsible for the first, acidifying step of the nitrification process. Further studies will specify and quantify their activity in this karst system.

French. En Belgique, la majorité des eaux de distribution provient des nappes souterraines contenues dans des calcaires, siège de processus karstiques. L’étude de la qualité chimique et microbiologique des milieux karstiques se focalise essentiellement sur l'analyse des transferts de polluants et de contaminants microbiologiques, principales sources de risques sanitaires. Ces études sont généralement basées sur la culture des bactéries. Cependant, seul environ 1% des bactéries sont cultivables et donc détectables par cette technique. L'utilisation de techniques de biologie moléculaire permet de remédier à ce problème et analyser la diversité microbienne globale d’un milieu. L’objectif de cette recherche était l’étude de la diversité microbienne de la grotte St Anne, Tiff (Belgique) par des approches moléculaires. La chimie des eaux, le nombre de colonies bactériennes cultivables et la diversité des bactéries oxydant l'ammoniac (AOB) ont été étudiés dans les eaux et sédiments de la Chawresse (rivière s’écoulant dans la grotte Sainte Anne), dans les sols en surface et sur les parois de la grotte. Les comptages bactériens ont révélé que la majorité des bactéries cultivables adhéraient aux particules en suspension et que leur nombre diminuait dans la partie souterraine. Les analyses de biologie moléculaire ont démontré la présence de AOB dans ce milieu karstique. Or ces AOB sont responsables de la première étape du processus de nitrification (oxydation de l’ammoniac en nitrites puis en nitrates), qui est acidifiant. Leur présence au sein de la grotte Sainte Anne pourrait donc être à la base de processus de karstification encore méconnus à ce jour. Des études ultérieures devraient préciser et quantifier leur activité au sein de la cavité.