Les Particules d'Exopolymères Transparentes (Transparent Exopolymer Particles, TEP) en milieu pélagique lacustre : relation avec le phytoplancton et rôle dans les réseaux trophiques microbiens

Transparent Exopolymer Particles (TEP) in lake pelagic environment : relationship with phytoplankton and role in microbial food webs

• Auteur / Autrice : Mohamad Bashir Arnous
• Direction : Jean-François Carrias
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des Populations et des Ecosystèmes
• Date : Soutenance le 16/11/2010
• Etablissement(s) : Clermont-Ferrand 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences de la vie, santé, agronomie, environnement (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire Microorganismes : Génome et environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : (LMGE) Laboratoire Microorganismes : Génome et Environnement
• Jury : Président / Présidente : Christian Amblard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Isabelle Domaizon, John Richard Dolan, Catherine Quiblier, Maria-Luiza Pedrotti
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Isabelle Domaizon, John Richard Dolan

Mots clés

Mots clés contrôlés

Créteil, Lac de (France)

Pavin, Lac (France)

Écologie des lacs

Chaînes alimentaires

Teneur en polysaccharides

Lacs -- France

Mots clés libres

Particules d’Exopolymères Transparentes (TEP)

Phytoplancton

Bactérie

Nanoflagellés hétérotrophes (HNF)

Lac

Transparent exopolymer particles (TEP)

Phytoplankton

Bacteria

Heterotrophic nanoflagellates (HNF)

Lake

Résumé

Ce travail est une contribution à la connaissance de l’importance des particules de nature polysaccharidique, les TEP (Transparent Exopolymer Particles) ou particules d’Exopolymères Transparentes, en milieu pélagique lacustre.Les différentes études présentées dans ce mémoire se sont essentiellement focalisées sur la distribution de ces particules et leur relation avec le phytoplancton et les autres microorganismes du réseau trophique aquatique en milieu naturel (le lac Pavin, oligo-mésotrophe et le réservoir hypereutrophe de Grangent) et en conditions semi contrôlées(enclos limniques installés sur le lac de Créteil). Les résultats de l’étude printanière au lac Pavin indiquent que la majorité des TEP sont colonisées par les bactéries et que l’intensité de colonisation est fortement liée à la température et diminue avec l’augmentation en taille des particules. La distribution des nanoflagellés hétérotrophes (HNF) est fortement liée à la densité des TEP mais pas à l’intensité de colonisation de ces particules. L’abondance et la surface cumulée de TEP sont significativement plus élevées dans le lac oligo-mésotrophe que dans le réservoir hypereutrophe de Grangent. Les abondances et les concentrations élevées de particules dans le lac Pavin coïncident avec la présence de diatomées de grande taille au printemps et en automne et avec les chlorophycées à la fin de l’été.Dans le réservoir de Grangent les valeurs maximales de TEP coïncident avec le développement de la cyanobactérie Microcystis aeruginosa. Si les TEP augmentent avec la productivité de l’écosystème, la production de ces particules par unité de chlorophylle a dépend de la composition algale et tend à diminuer avec l’augmentation du niveau trophique du milieu. Les résultats issus de la biomanipulation en enclos limniques indiquent que la structure du réseau trophique aquatique (par la présence ou l’absence de poissons planctonophages) influence fortement la distribution,la dynamique et le spectre de taille des TEP. Dans le traitement poisson, l’abondance des TEP, la chlorophylle a et la biomasse des chlorophycées sont fortement corrélées. De par son broutage sur le phytoplancton, le zooplancton a un effet négatif sur les TEP dans le traitement sans poissons mais il contribue sans doute à la formation de TEP e tinfluence le spectre de taille de ces dernières dans ce traitement. Ce travail souligne l’importance des particules de nature polysaccharidique en milieu pélagique lacustre qui doivent être considérées comme une part importante du carbone organique qui transite des producteurs primaires vers les décomposeurs et vers le sédiment.

This work adds to the knowledge of the significance of polysaccharidic detrital particles or TEP (= Transparent Exopolymer Particles) in freshwater pelagic environments. Studies in this thesis have mainly focused on the distribution of TEP and their relationships with phytoplankton and other microorganisms in natural environments (the oligo-mesotrophic Lake Pavin and the hypereutrophic reservoir of Grangent) and in limnetic enclosures (lake of Créteil). The intensity of bacterial colonization during spring in Lake Pavin was strongly related to temperature and decreased with particle size. The abundance of heterotrophic nanoflagellates (HNF) in this lake was more significantly related to the density of the particles than to the density of total bacteria and the intensity of bacterial colonization of TEP, suggesting that TEP is a more important factor for HNF development than attached and free bacteria. The abundance and the total surface area of the particles were significantly higher in the hypereutrophic Lake Grangent than in the mesotrophic Lake Pavin. Maximum TEP density in Lake Pavin was recorded during the spring diatom bloom, while TEP concentration peaked in late summer when the phytoplankton community was largely dominated by small-size chlorophytes with an abundant polysaccharide cell coating. In the hypereutrophic Lake Grangent,maximum values of TEP appeared during the summer development of the cyanobacterium Microcystis aeruginosa. Per cell production of TEP, expressed by the ratio between TEP concentration and chlorophyll a concentration, was significantly higher in the less productive lake and the analysis of the size spectra of the particles indicated a greater proportion of small particles in this lake. TEP therefore appear as more significant for microbial development and aggregates formation in the less productive environment. Results from limnetic enclosures (either dominated by planktivorous fish or fishless) indicated that food-web structure strongly influences the distribution and size spectra of TEP. TEP abundances were related to chlorophyll a concentrations and the biomass of chlorophytes in the fish treatment. As expected by the trophic cascades theory, zooplankton had an indirect negative effect on TEP abundance. Our results suggest, however, that metazoan probably influence the formation and the size spectra of the particles in the fishless treatment. TEP must be regarded as a major part of the organic carbon which is transferred from the primary producers to the microbial food web and the sediments in freshwater ecosystems.