Degradation of terrestrial particulate organic matter discharged by rivers in the Mediterranean Sea : processes, interactions and global impacts

• Auteur / Autrice : Marie-Aimée Galeron
• Direction : Jean-François Rontani, Olivier Radakovitch
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océanographie
• Date : Soutenance le 20/09/2016
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences de l'Environnement (Aix-en-Provence ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Observatoire des Sciences de l’Univers - Institut Pythéas - Institut méditerranéen d'océanologie (MIO) (Marseille ; Toulon)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Cuny
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Kerherve
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Thomas S. Bianchi, Christophe Rabouille

Mots clés

Mots clés contrôlés

5-lipoxygénase

Oxydation

Matière organique particulaire

Mots clés libres

.

Résumé

La dégradation de la matière organique terrestre intrigue les scientifiques depuis des décennies. Si l’on a longtemps cru qu’elle était réfractaire à toute dégradation en mer, il a finalement été démontré que la signature en matière organique terrestre dans les sédiments côtiers était très faible. Afin de mieux comprendre ces processus de dégradation, il est crucial d’étudier leur activité de manière globale, et d’essayer de déterminer les mécanismes en jeu.Grâce à un éventail de traceurs lipidiques mis en place dans le but de déterminer à la fois l’origine de la matière organique particulaire et les processus dégradatifs qu’elle a subi, les échantillons prélevés dans le Rhône ont été analysés, puis comparés avec ceux obtenus dans les zones arctiques et tropicales. Les rôles de la photo-oxydation et de l’autoxydation lors du transport fluvial ont été mis en évidence : si la photo-oxidation est le processus principal de dégradation de la matière organique terrestre dans le fleuve Mackenzie (Canada Arctique), c’est l’autoxydation qui tient le rôle principal dans l’Amazone. Dans le Rhône, les deux processus n’ont qu’un impact modéré sur la matière en suspension fluviale, mais une autoxydation intense a néanmoins été observée dans son panache, tout comme dans le panache du Mackenzie.Les analyses supplémentaires effectuées sur les échantillons collectés nous ont permis de formuler – et de confirmer – une nouvelle hypothèse. Une activité enzymatique lipoxygénase a pu être observée et quantifiée dans tous les échantillons étudiés, à des degrés d’activité différents dépendant des conditions locales.

The degradation of terrestrial organic matter has puzzled scientists for decades. Once thought to be refractory to further degradation once at sea, it was finally shown that very little trace of a terrestrial signature was found in coastal sediments.In order to fully apprehend these degradation processes, it is crucial that we look at their global occurrence, and try to determine if the same pattern is observed in temperate areas.Using a set of lipid tracers especially designed to help us trace both the origin of the particulate organic matter and the degradative processes it had undergone, all samples collected in the Rhône river were analyzed and compared with Arctic and Tropical samples. The roles of photo- and autoxidation during riverine transport were clearly evidenced: photo-oxidation was the main degradation driver in the Mackenzie River, while autoxidation had a clearly more important role in the Amazon River. In the Rhône River, both processes had a moderate impact on riverine suspended particulate matter (SPM), but yet, an intense autoxidation was evidence in the Rhône plume, just as it was evidenced in the Mackenzie plume.Further analyses on the collected samples allowed us to formulate – and confirm – a new hypothesis. A lipoxygenase enzymatic activity was observed and quantified in all the samples studied, at various degrees depending of local conditions. This activity was shown to be induced by the variable amounts of autoxidation- or photo-oxidation deriving hydroperoxides present in the suspended particulate matter, highest at high and low latitudes.