Régulations des métabolismes du carbone et du silicium au cours de la division et de la croissance cellulaires des diatomées : Conséquences sur la production phytoplanctonique

par Pascal Claquin

Thèse de doctorat en Océanologie biologique

Sous la direction de Jacques Clavier.

Soutenue en 2002

à Brest .


  • Résumé

    Le métabolisme du silicium constitue chez les diatomées, microalgues siliceuses, un métabolisme majeur. Le but de ce travail a été de comprendre les relations existant entre le métabolisme du silicium, du carbone et le cycle cellulaire. Nous avons observé : l'influence des limitations du taux de croissance sur le cycle cellulaire et sur le métabolisme du silicium, les régulations de l'assimilation du silicium et de la photosynthèse au cours du cycle cellulaire; les couplages-découplages entre les métabolismes du carbone et du silicium; et les effets de carences nutritionnelles sur le métabolisme global et la division cellulaire. Nous avons montré lors ces études que chaque événement qui entraînait une diminution du taux de croissance des diatomées menait à un allongement de la longueur de la phase G2+M du cycle cellulaire, ayant pour effet d'entraîner l'augmentation de l'assimilation de silicates et ainsi un accroissement de la silicification des cellules. Nous avons également observé que l'activité du métabolisme du carbone et du silicium n'était pas constante au cours du cycle cellulaire La capacité photosynthétique des cellules est maximale pendant la phase GI alors que le maximum de l'activité du métabolisme du silicium est atteint au cours de phase G2+M_ L'ensemble des résultats que nous avons obtenus indique que les mécanismes régulant l'assimilation du silicium sont indépendants de ceux contrôlant l'assimilation de carbone et d'azote et expliquent le découplage du métabolisme du silicium des autres métabolismes de la cellule. Une des conséquences d'un tel découplage est que la régulation de la croissance des diatomées n'a pas seulement comme effet de contrôler la biomasse de diatomées mais elle a des effets sur les ratios élémentaires des cellules et en particulier sur les ratios SUC et Si/N. Ce travail permet de mieux comprendre quels sont les principaux facteurs, externes et internes, contrôlant la dynamique de croissance et la production des diatomées.

  • Titre traduit

    Regulations of the carbon and silicon metabolisms during the cellular growth and division in diatoms. Consequences on the production of phytoplankton


  • Résumé

    The silicon metabolism constitutes one of the major metabolisms of diatoms. The aim of this thesis was to understand the relationship between silicon and carton metabolisms and the cell cycle. We studied: the influence of the growth rate limitations on the cell cycle and on the silicon metabolism; the regulation of the silicon uptake and of the photosynthesis during the cell cycle; the coupling - uncoupling between the carbon and silicon metabolisms; and the effects of nutrition starvation on the global metabolism and the cell division. In our studies, we showed that each event which entailed the decrease of the growth rate of diatoms led to the increase of the length of G2+M phase, which, consequently, entailed the increase of the silicon uptake and then the increase of silicification of tells. We proved that this mechanism was not dependant on the type of limitation but on the intensity of this limitation. The mechanism was clearly proved on culture and seemed to be confirmed by in situ experiments. We also observed Chat the activity of carbon and silicon metabolisms were not constant during the cell cycle. Indeed, the maximal photosynthetic capacity of the cell was reached during the GI phase, whereas the maximal activity of the silicon metabolism was achieved during the G2 + M phase. All the results, Chat we obtained, showed Chat the mechanisms regulating silicon uptake were independent of the mechanisms controlling carbon and nitrogen in corporation, and explained the uncoupling of silicon metabolism with other metabolisms of the cell. One of the consequences of such uncoupling was that the regulation of the diatom growth did not have the effect only on the biomass control but it had effects on the elemental ratios of the cells and particularly on the Si/C and Si/N ratios. This study allowed us to understand better the main external and internal factors that controlled the growth and the production of diatoms.

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Informations

  • Détails : 191 f.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 149-164

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