Les communautés microbiennes sont les moteurs invisibles de la biosphère terrestre, pilotant les cycles biogéochimiques, façonnant les écosystèmes et influençant le climat ainsi que la santé humaine. Pourtant, leur immense diversité, leurs interactions complexes et leurs réponses aux changements environnementaux restent mal comprises. Cette thèse d’habilitation présente un parcours de recherche de plus d’une décennie à l’intersection de la biologie computationnelle, de l’écologie et de la biologie des systèmes, visant à décrypter la structure, la fonction et l’évolution des écosystèmes microbiens. Les futures recherches dans le domaine de la biologie computationnelle des écosystèmes devront établir des ponts entre les données moléculaires et les processus à l’échelle des écosystèmes. Cela permettra de proposer de nouveaux modèles et outils informatiques pour surveiller, prédire et atténuer les impacts du changement climatique et de la perte de biodiversité. Les travaux futurs en biologie computationnelle des écosystèmes ne se contenteront pas d’approfondir notre compréhension de la vie microbienne, mais fourniront également des informations exploitables pour une gestion durable des océans, une médecine de précision, et une santé planétaire. Alors que les écosystèmes microbiens font face à des défis sans précédent, les approches informatiques intégratives ouvriront la voie à une conservation basée sur les données et à des biotechnologies innovantes.