Spéciation chimique du fer dans l'océan : les complexes fer-porphyrines, méthode de détection et mécanismes de production

par Lilita Vong

Thèse de doctorat en Sciences de l'environnement marin. Biogéochimie

Sous la direction de Stéphane Blain.

Soutenue en 2008

à Aix Marseille 2 .


  • Résumé

    La biodisponibilité du fer est un facteur limitant de la production phytoplanctonique dans de nombreuses régions océaniques. Le fer dissous (<0,2 µm) consommé par les micro-organismes est complexé à 99 % par des ligands organiques dont l’origine et la nature chimique restent peu connues. Les porphyrines, molécules ubiquistes synthétisées par tous les organismes, sont capables de chélater le fer, sous la forme de complexes fer-porphyrines. A la mort des organismes, ces complexes pourraient donc être libérés dans l’eau de mer en tant que produits de dégradation cellulaire et pourraient participer à la complexation organique du fer. L’objectif de ce travail de thèse est donc de tester cette hypothèse. La première partie consistait à mettre au point une première méthode de dosage correspondant à une analyse par injection en flux et détection par chimiluminescence (FIACL). Un protocole a été développé pour l’analyse d’échantillons d’eau de mer. Des tests d’interférences suggèrent que la FIA-CL est bien spécifique aux complexes ferporphyrines. Plusieurs tests d’augmentation de la sensibilité ont permis d’atteindre une limite de détection de 0,11 nM d’équivalent hémine (fer-porphyrine de référence). Des premières concentrations en fer-porphyrines ont ainsi pu être déterminées dans différents types d’environnements naturels (eau de mer, eau douce et eau intermédiaire) riches en matière organique. La seconde partie visait à étudier un processus de relarguage des fer-porphyrines, tel que le broutage du phytoplancton par le zooplancton. Lors de cette étude, l’existence d’une interférence provoquée par les radicaux superoxyde générés lors de la croissance du phytoplancton a été mise en évidence, lors de la mesure des fer-porphyrines. Un protocole d’élimination de ces interférences a donc été établi. Par des expériences de culture, avec un modèle simple « phytoplancton-zooplancton », la libération des fer-porphyrines dans l’eau de mer a pu être mise en évidence. Ce travail de thèse pourra permettre d’étudier le devenir des fer-porphyrines dans l’eau de mer et leur rôle dans la complexation organique du fer.

  • Titre traduit

    Chemical speciation of iron in ocean : iron-porphyrin complexes, detection and mecanims of production


  • Résumé

    Iron bioavailability is a limiting factor for phytoplankton production in many oceanic regions. Dissolved iron (<0. 2 µm) consumed by micro-organisms is 99 % complexed by organic ligands whose chemical nature and origins remain poorly understood. Porphyrins, ubiquist molecules synthetised by all organisms, can chelate iron into iron-porphyrin complexes. When organisms died , those complexes could be released in seawater as products from cellular degradation and could participate to organic complexation of iron. The objective of this work is to test the above hypothesis. The first part consisted in the development of a first method using a flow injection analysis equipped with chemiluminescence detection (FIA-CL). A protocol was developed for the analysis of seawater samples. Tests of interferences suggested that FIA-CL is specific to iron-porphyrin complexes. Several tests to increase the analytical sensitivity allowed us to reach a detection limit of 0,11 nM equivalent of hemin (iron-porphyrin standard). Thus, first concentrations of iron-porphyrins have been determined in different types of natural environments (seawater, freshwater and intermediate water) rich in organic matter. The second part consisted in the study of the release of iron-porphyrins in grazing experiments of phytoplankton by zooplankton. In this study, an interference with superoxide radicals generated by the growth of phytoplankton has been found when iron-porphyrins were measured. A protocol of elimination was therefore elaborated to suppress the interference with superoxide radicals. Using culture experiments with a simple model “phytoplankton-zooplankton”, the release of iron-porphyrins in seawater has been demonstrated. This work will make it possible to study the fate of iron-porphyrins in seawater and their role in organic complexation of iron.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (138 p. )
  • Annexes : Bibliogr. p.118-129

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  • Bibliothèque : Université Aix-Marseille (Marseille. Luminy). Service commun de la documentation. Bibliothèque de sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 47973
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