| Summary: | The Lost Hammer (LH) spring in the Canadian high Arctic perennially discharges subzero (-5°C) hypersaline (24% salt) brines through thick layers of permafrost (> 500 m), and so far accounts for the only described terrestrial methane seep in frozen settings on Earth. The present thesis aimed to ascertain that actively metabolising, indigenous, microbial communities do populate the sediments of the LH spring outlet despite the extreme conditions in situ. Incubation experiments with LH sediments could not confirm that microbial consortia undergo anaerobic methane metabolism but revealed that the reduction of sulphur compounds (SR) with hydrogen, most likely hydrogenotrophic sulphate reduction, was potentially carried out by some cryophilic populations under combined hypersaline and subzero (down to -20°C) conditions. Unusual H2S releases from LH sediments were also detected at high temperatures (80°C); the biogenicity of these releases could however not be confirmed and could alternatively reflect abiotic processes. Pyrosequencing analyses of both 16S rRNA (i.e. cDNA) and 16S rRNA genes (i.e. DNA) on 30 cm layers of LH sediments retrieved in April 2012 and July 2012 indicated fairly stable bacterial and archaeal communities at the phylum level, but a greater bacterial diversity at the species level (> 97% sequence similarities). The composition of the LH communities however differed significantly from previous surveys of the site, either reflecting site's heterogeneity and/or differences in sequencing coverage. Potentially active bacterial and archaeal communities were respectively dominated by clades related to the T78 Chloroflexi group and Halobacteria species, as indicated by 16S rRNA results; no sequence related to ANME-1 archaea were detected unlike in previous investigations of the site. The present study indicated that SR, hydrogenotrophy (possibly coupled to autotrophy), and hydrocarbon degradation (other than methane), most likely account for important metabolic processes carried out by LH microbial communities. Overall, the obtained findings provided additional evidence that the LH system host active communities of anaerobic, halophilic, and cryophilic microorganisms despite the extreme conditions in situ. La source d'eau Lost Hammer (LH), située dans l'extrême arctique canadien, déverse des eaux hypersalines (salinité de 24 %) et froides, ayant une température constante avoisinant les 5°C, à travers d'épaisses couches de pergélisol (> 500 m). LH est considérée comme le seul suintement terrestre de méthane documenté à ce jour se situant en milieu continuellement gelé sur Terre. Cette thèse visait à déterminer si les communautés microbiennes indigènes aux sédiments de la source LH sont métaboliquement actives in situ, malgré les conditions extrêmes de la source. Des expériences d'incubations de sédiments de LH n'ont pu confirmer que les consortia microbiens métabolisent du méthane de façon anaérobique, mais ont révélé que des populations cryophiles sont probablement capables de réduire des composés de soufre, probablement la réduction de sulfate, sous des conditions hypersalines et jusqu'à 20°C. Des échappements de H2S des sédiments ont aussi été détectés à haute température (80°C); l'authenticité biologique de ces échappements nécessite d'être confirmée et pourrait alternativement refléter des processus chimiques abiotiques. Des analyses de pyroséquençage du 16S ARNr (ADNc) et du gène du 16S ARNr (ADN) sur des couches de 30 cm de sédiments collectés en avril 2012 et juillet 2012 ont indiqué que les communautés d'archées et de bactéries de LH sont assez stables au niveau du phylum, mais que la diversité entre les communautés de bactéries est plus variable au niveau de l'espèce (similarité des séquences > 97 %). La composition des communautés de LH différait par contre significativement de celle décrite lors d'études antérieures du site, reflétant possiblement une hétérogénéité du site, ou des différences de couverture de séquençage. Les résultats de pyroséquençage du 16S ARNr ont indiqué que les communautés de LH de bactéries et d'archées potentiellement actives étaient dominées respectivement par des clades reliés au groupe T78 des Chloroflexi et à des espèces de Halobacteria; aucune séquence reliée aux archées ANME-1 ne fut détectée contrairement à ce qui fut observé lors d'investigations précédentes du site. La présente recherche a indiqué que la réduction de composés de soufre, l'hydrogénotrophie (possiblement couplée à l'autotrophie), et la dégradation d'hydrocarbures (autres que le méthane) sont probablement d'importants processus métaboliques chez les communautés microbiennes de LH. Dans l'ensemble, les résultats obtenus ont fourni des évidences additionnelles que la source LH abrite des microorganismes anaérobiques, halophiles, et cryophiles actifs, malgré les conditions in situ extrêmes.
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