Étude des impacts des composés organiques au sein des écosystèmes planctoniques : facilitation, interférence et signaux moléculaires

par Johann Müller

Thèse de doctorat en Écologie

Sous la direction de Luc Abbadie et de Florence Hulot.

Soutenue en 2010

à Paris 6 .

mots clés

• Allélopathie
• Écosystème
• Endosymbiose

Résumé

Les mécanismes tels que le recyclage des nutriments ou la diversification du vivant jouent un rôle prépondérant dans le fonctionnement et la structuration de la biosphère. Ces mécanismes sont régulés selon différents processus participant au fonctionnement des écosystèmes. Les relations intra et inter spécifiques contrôlant la mosaïque des communautés et son impact sur l’environnement, sont à la base de ce fonctionnement et leur étude est par conséquent essentielle pour la compréhension et la gestion de la biosphère. Lors de mon travail de thèse, je me suis intéressé plus particulièrement à l’une de ces relations interspécifiques : l’impact de composés organiques, relargués dans les écosystèmes lacustres par des organismes, sur les relations entre espèces. A travers plusieurs expériences, mon but a été d’explorer ces effets sous plusieurs angles. Dans une première étude, je me suis concentré sur les effets de composés allélopathiques sur la compétition interspécifique pour une ressource en utilisant un modèle qui servit de base à la compréhension de la compétition : le complexe symbiotique Paramecium bursaria – Chlorella vulgaris (Gause, 1935). L’impact des composés organiques tels que les cyanotoxines et autres composés contenus dans la cyanobactérie Planktothrix agardhii sur les traits de vie d’un organisme zooplanctonique herbivore majeur, Daphnia magna, a été étudié dans un second axe. Enfin, le comportement de ce cladocère face à ces molécules produites par différentes espèces de phytoplancton a constitué le sujet d’un troisième et dernier axe. Au travers de ce travail, nous avons montré dans un premier temps qu’endosymbiose et interactions allélopathiques peuvent interagir et changer l’issue de la compétition pour l’exploitation d’une ressource et entraîner la coexistence des espèces. Par la suite, nous avons mis en évidence l’effet de composés organiques issus de cyanobactéries, à la fois sur les traits de vie et sur le comportement migratoire d’un consommateur majeur de phytoplancton, cet effet pouvant agir sur le contrôle de la prolifération des cyanobactéries dans les lacs. Ces résultats mettent en relief la place que recouvrent les composés organiques au sein des relations interspécifiques et leurs effets sur la composition des communautés et, par extension, sur les processus écosystémiques.

Titre traduit

Study of the impacts of organic compounds in planktonic ecosystems : facilitation, interference, and molecular signals

Résumé

Mechanisms such as nutrients recycling or life diversification play a major role in the structuring and functioning of the biosphere. These mechanisms are regulated by different processes involved in the functioning of ecosystems. Controlling the mosaic of communities and its impact on the environment, intra and inter specific relations are the basis of this functioning and their study is therefore essential for the understanding and management of the biosphere. During my PhD, I was particularly interested in one of these interspecific interactions: the impact of organic compounds released into the environment by organims on relationships between species. Through several experiments, I aimed to explore these effects in several ways. In a first study, I focused on the effect of allelopathic compounds on interspecific competition for a resource using a model that was the basis for understanding the competition: the symbiotic complex Paramecium bursaria - Chlorella vulgaris (Gause, 1935). The impact of organic compounds such as cyanotoxins and other compounds produced by the cyanobacteria Planktothrix agardhii on the life-history parameters of a major herbivorous zooplankton, Daphnia magna, was studied in a second axis. Finally, the migration behaviour of this cladoceran submitted to organic compounds produced by phytoplankton has been the subject of a third axis. Through this work, I showed that endosymbiosis and allelochemical-mediated interactions may interact and change the outcome of exploitation competition and govern species coexistence. Then, I showed that organic compounds produced by a cyanobacteria affect life history traits and migration behaviour of a major consumer of phytoplankton; this effect may impact the control of cyanobacteria bloom in lakes. These results highlight the role of organic compounds in the relationships between species and their effects on community composition and, by extension, on ecosystem processes.