Diversité fonctionnelle des organismes autotrophes et hétérotrophes en compétition pour la disponibilité du phosphate en milieu marin oligotrophe

par Agathe Talarmin

Thèse de doctorat en Océanographie

Sous la direction de France Van Wambeke et de Philippe Lebaron.

Le jury était composé de France Van Wambeke, Philippe Lebaron, Urania Christaki, Paul Del Giorgio, Thierry Moutin, Bernard Quéguiner.

Les rapporteurs étaient Urania Christaki, Paul Del Giorgio.


  • Résumé

    La mer Méditerranée en période stratifiée est une zone ultra-oligotrophe carencée en P. La production procaryotique hétérotrophe étant, comme la production primaire, souvent limitée par la biodisponibilité en phosphate (P), en Méditerranée, les flux d'assimilation de Pi et d'incorporation de leucine dans les protéines ont été particulièrement étudiés dans ce travail de thèse. Cette étude est focalisée sur la mesure des flux spécifiques d'assimilation des populations picoplanctoniques (Synechococcus = Syn, Prochlorococcus=Proc, picophytoeucaryotes=Pic, procaryotes hétérotrophes=Hprok) et sur les contribution à l'échelle cellulaire aux flux globaux, au travers de l'estimation de leurs aptitudes de compétition vis-vis de la limitation en Pi, en combinant le marquage radioactif et le tri cellulaire par caryométrie en flux. Les données ont été acquises dans le cadre de la campagne transméditerranéenne multiidisciplinaire BOUM (jui-juillet 2008). Toutes les populations étudiée participent significativement aux flux d'assimilation de Pi dans le compartiment microbien, lequel est dominé par les Hprok en surface et les cyanobactéries autour du maximum profond de chlorophylle et jusqu'au bas de la zone euphotique : Proc au large et Syn en zone moins ultraoligotrophe. Les caractéristiques cinétiques de ces mêmes populations ont montré qu'avec ses fortes valeurs de Vmax et de Kt+Sn, Syn est la plus capable des populations à répondre rapidement à des apports pulsés en Pi, tandis que Proc et Hprok présentent une forte affinité pour le Pi, i.e. de bonnes aptitudes de compétition aux plus faibles concentrations. La population des Proc aux flux d'incorporation total de leucin n'est pas négligeable (jusqu'à 30%). Compte tenu du caractère ubiquiste et du succès écologique (en abondance) des Proc dans les océans, il semble que la mixotrophie soir une stratégie suivie très adaptée aux environnement oligotrophes. La forte participation (jusqu'à 42 %) des Hprok à faible contenu en acides nucléiques (bactéries de type LNA) par rapport à celle de la communauté totale a été mise en évidence, en particulier dans les eaux de surface, et confirme la forte contribution de ce groupe cytométrique à la production procarytique hétérotrophe dans les systèmes oligotrophes.


  • Résumé

    The Mediterranean Sea is know as an oligotrophic P-depleted area, where reduced exogenous nutriment suplly to the euphotic zon push microorganisms into intense competition for nutritive resources. For instance, heterotrophic prokaryotic production may, like photosynthesis, be limited by the availability of phosphate (Pi). Thus, this study aimed at investigating Pi assimilation and leuvine incorporation into proteins among different picoplanktonic populations ; heterotrophic prokaryotes (Hprok), Synechococcus (Syn), Prochlorococcus (Proc) and picophytoplankton. More precisely, cell-specific Pi assimilation rates and cell-specific leucine incorporation rates were determined using flow cytometry coupled to cell storing. Data were acquired during the trans-Mediterranean cruise BOUM (June-July 2008). All microbial populations sorted significantly participated to Pi assimilation fluxes, which were dominated, in terms of contribution to the whole-sea water activity, by Hprok wihin surface layers and cyanobacteria in vicinity of the deep chlorophyl maximun (Proc in open sea and Syn at more coastal stations ) and below.Specific kinetic characteristics of Pi uptake showed Syn to be adapted to Pi pulses, owing to their heigher Vmax and k+Sn. At the opposite, Proc and Hprok were more adapted to lower concentrations due to a better affinity for Pi. Proc., detected at the vicinity of the deep chlorophyll maximum, participated actively to leucine incorporation rates of the bulk community (up to 30 %), confirming mixotrophic capacity as a survival strategy in oligotrophic environments. Hprok cells with low nucleic acid content (LNA cells) contributed up to 42% to the bulk leucine incorporation prokaryotic production in oligotrophic waters


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