Analyse à haute fréquence spatiale et temporelle du phytoplancton à l'aide de la cytométrie en flux automatisée et immergeable
par Melilotus Thyssen
Thèse de doctorat en Sciences de l'environnement marin
Sous la direction de Michel Denis.
Soutenue en 2008
à Aix-Marseille 2 , en partenariat avec Centre d'Océanologie (Marseille) (laboratoire) .
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Résumé
La dynamique du pico- et nanophytoplancton ainsi que leurs réactions aux variations de leur environnement sont encore peu documentées. Plus la taille des organismes est petite et plus leur abondance est élevée, leur dynamique temporelle forte, leur distribution spatiale clairsemée et leur diversité grande par unité d’espace. Il devient alors parallèlement de plus en plus difficile de réaliser une observation détaillée des microorganismes avec une résolution spatio-temporelle réaliste. Cette limitation peut être partiellement réduite grâce à la cytométrie en flux automatisée et immergeable. La cytométrie en flux est une technique développée pour l’analyse individuelle des particules (cellules) et qui s’est avérée fondamentale dans la recherche en microbiologie marine. Le principe repose sur l’analyse des propriétés optiques de diffraction, diffusion et fluorescence naturelle et/ou induite associées à l’interception d’une cellule par un faisceau laser. Cette technique permet un grand nombre d’analyses par seconde (jusqu’à 100 000). Afin de pallier aux limitations liées à l’analyse en laboratoire (fixation des échantillons, transport, stockage), le Cytosub (Cytobuoy, b. V. ) a été spécifiquement conçu pour l’analyse in situ du phytoplancton marin dont les pigments photosynthétiques sont autofluorescents. Nous avons validé cette nouvelle approche par des expériences parallèles avec des cytomètres conventionnels. En utilisant ce nouveau type de cytomètre en flux immergeable pouvant effectuer des analyses toutes les 10 minutes, nous avons observé le comportement de groupes hytoplanctoniques (dans la classe de taille 1-50 μm) composés de cellules partageant les mêmes signatures optiques en fonction des cycles cellulaires et des changements environnementaux. Nous avons démontré que le cycle cellulaire des groupes observés avait un impact sur les fluctuations d’abondance aussi bien lors d’un suivi temporel en un point fixe qu’en analyse spatiale. Au cours du suivi temporel en baie de Marseille, les groupes cytométriques se sont comportés comme des entités indépendantes vis à vis de changements environnementaux ce qui permet d’avancer l’idée que ces groupes peuvent être considérés comme des groupes fonctionnels, mais surtout que leur dynamique est un attribut fonctionnel important. Lors du suivi spatial en Atlantique, les groupes observés étaient similaires à ceux mis en évidence pendant le suivi temporel en Méditerranée, suggérant que la diversité cytométrique de ces groupes de cellules de taille comprise entre 1 et 50 μm n’est pas trop importante alors que la diversité taxonomique pourrait être très grande. Les groupes observés ont montré des affinités variables pour des masses d’eau dont les caractéristiques hydrologiques et hydrodynamiques étaient différentes. L’analyse cytométrique à haute fréquence permet de définir l’échelle à laquelle les échantillonnages doivent être effectués afin d’intégrer la totalité de l’information concernant les variabilités à court terme. L’observation des cellules de taille <50 μm en océan ouvert permet de coupler leurs abondances avec les images satellitaires.
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Titre traduit
High frequency spatial and temporal analysis of phytoplankton with an automated and submersible flow cytometer
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