Impact des conditions de croissance sur le métabolisme et les interactions Si-OC des diatomées : conséquences sur la vitesse de reminéralisation de la silice biogène et de la matière organique

Impact of growth conditions on the metabolism and the Si-OC interactions in diatoms : consequences on the remineralization rates of organic matter and biogenic silica

• Auteur / Autrice : Charlotte Soler
• Direction : Olivier Ragueneau, Madeleine Goutx
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie marine
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Brest

Mots clés

Mots clés contrôlés

Humus

Silice

Diatomées

Mots clés libres

Diatomées

Frustule

Dégradation

Irtf

Pam

Carence

Dissolution

Silice biogène

Sels nutritifs

Matière organique

Résumé

Les diatomées jouent un rôle clef dans la production primaire mais aussi dans l’export de carbone vers les couches profondes. Leur métabolisme particulier couple les cycles de Si et C via la synthèse du frustule. Le but de ce travail était de caractériser les interactions Si-C au sein des diatomées depuis leur formation peur mettre en évidence leur rôle dans la reminéralisation de la matière organique (MO). Pour la première fois, la contribution relative des différents pools biochimiques au sein des différentes phases du frustule a pu être établie chez Thalassiosira weissflogii. La phase la moins réactive est constituée en majorité de protéines (75-80%) et de peu de silice biogène (bSiO2) à l’inverse de la phase la plus réactive. Des carences strictes en sels nutritifs ont provoqué des changements physiologiques se traduisant par des modifications des pools biochimiques au niveau des cellules et des fractions du frustule. Une expérience de reminéralisation a montré que la carence en phosphate sur des cellules de T. Weissflogii retardait la dissolution de la bSiO2 et n’avait que peu d’effet sur la vitesse de dégradation du carbone et de l’azote particulaire, et de 15 classes de lipides. La dégradation du carbone intracellulaire de T. Weissflogii ne dépend pas de la dissolution de la bSiO2. Notre étude confirme que le frustule de T. Weissflogii est composé de plusieurs phases dont les propriétés de dissolution diffèrent en raison de leur contenu en carbone. Nos résultats soulignent le rôle clef des protéines à la fois dans les processus de silicification du frustule mais aussi dans le renforcement de la résistance du frustule face à la dissolution.

Diatoms play a key role in the primary production and also in the export of carbon from the surface to the deep ocean. Their metabolism has the particularity to couple Si and C via the frustule synthesis. We studied the Si-OC interactions in the frustule and it possible impact on organic matter (OM) remineralization. For the first time, the biochemical composition of the frustule was determined for the different tractions in Thalassiosira weissflogii. The less reactive phase is formed, for the most part, by proteins (75-80%) and net by biogenic silica (bSiO2) contrary to the most reactive frustule phase. Nutrient starvations induced changes in diatom physiology leading to modify the relative contribution of the main biochemical pools in diatom whole cells and in the different frustule fractions. A degradation experiment revealed that the phosphate starvation delayed the biogenic silica dissolution of T. Weissflogii cells and had no important effect on the degradation of particulate organic nitrogen and particulate organic carbon and also on lipid degradation (15 classes tested). The degradation of T. Weissflogii intracellular organic carbon is not controlled by bSiO2 dissolution. This study confirmed that the frustule of T. Weissflogii is composed of different phases with their own dissolution properties due to the nature of the organic matter pool incorporated in the bSiO2 matrix. Results also highlighted the key role played by proteins in the silicification processes and in the mechanical properties of the diatom frustule toward biogenic silica dissolution.