Exploration et étude de l'impact du changement climatique sur les tapis microbiens en région Nouvelle-Aquitaine

Exploration and study of the impact of climate change on microbial mats in the Nouvelle-Aquitaine region

• Auteur / Autrice : Camille Mazière
• Direction : Christine Dupuy, Robert Duran
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 08/12/2021
• Etablissement(s) : Pau en cotutelle avec Université de La Rochelle
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences exactes et leurs applications (Pau, Pyrénées Atlantiques ; 1995-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences analytiques et de physico-chimie pour l'environnement et les materiaux - LIttoral ENvironnement et Sociétés - UMRi 7266
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Rutger De Wit, Cristiana Cravo-Laureau, Cédric Hubas
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Claire Hellio, Pierre Peyret

Mots clés

Mots clés contrôlés

Effets de l'acidification de l'eau

Ré (France ; île)

Effets du réchauffement de la Terre

Mots clés libres

Tapis microbiens

Marais salants

Changement climatique

Acidification de l'océan

Réchauffement océanique

Microbial mats

Salterns

Climate change

Ocean acidification

Ocean warming

Résumé

Le groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC, 2014) prévoit que les écosystèmes marins feront face à de nombreuses pressions environnementales d’ici 2100, en particulier l’acidification et le réchauffement océaniques. Dans les zones côtières, les tapis microbiens jouent des rôles clefs dans la transformation de la matière organique et la dynamique des cycles biogéochimiques. Les impacts du changement climatique sur les écosystèmes marins ont été très largement étudiés au niveau mondial mais très peu au niveau local. Ils sont particulièrement méconnus en région Nouvelle-Aquitaine (France). Il est essentiel de comprendre les modifications et les dynamiques structurales et fonctionnelles des communautés microbiennes en réponse au changement climatique. Cette thèse a pour but de définir l’impact du réchauffement et de l’acidification de l’océan sur les tapis microbiens de l’île de Ré. Dans un premier temps, une étude de cette structure microbienne a été réalisée in situ, dans plusieurs types de marais salants et en fonction des saisons. Cela a permis de choisir la zone de provenance du tapis microbien et la saison de prélèvement les plus adéquates. Ensuite, les tapis microbiens choisis ont été échantillonnés et placés dans des mésocosmes en laboratoire. Une augmentation de la température et une diminution du pH de l’eau ont été simulés durant 8 semaines selon les prédictions les plus pessimistes (RCP8.5) du GIEC (2014) pour 2100. Un suivi journalier des paramètres physico-chimiques et un échantillonnage hebdomadaire du tapis microbien ont été effectués afin de suivre les dynamiques fonctionnelles et de caractériser la modification de sa diversité. L’acidification a impacté la diversité et le fonctionnement des tapis microbiens, notamment des communautés phototrophes. Il a notamment contribué à la diminution de la diversité procaryotique et à l’augmentation de certaines archées parasites d’autres archées. Le réchauffement de l’eau a plutôt affecté les communautés eucaryotes, avec une modification de l’abondance de Chlorophyceae et des Diatomea. La combinaison de ces deux conditions a eu moins d’impact que les conditions seules suggérant un effet atténuant entre elles. Cependant, dans leur environnement naturel actuel, ces tapis microbiens font déjà face à des températures supérieures ou égales à celles simulées, ce qui n’est pas le cas concernant le pH atteignant une valeur finale de 7,6. Ainsi, ces microorganismes sont certainement déjà adaptés et résilients face à la température simulée, expliquant pourquoi ce paramètre a peu d’impact, alors que l’acidification les affecte plus.

The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC, 2014) predicts that marine ecosystems will face many environmental pressures by 2100, in particular ocean acidification and warming. In coastal areas, microbial mats play key roles in the transformation of organic matter and the dynamics of biogeochemical cycles. The impacts of climate change on marine ecosystems have been widely studied at the global level but very little at the local level. They are particularly poorly understood in the Nouvelle-Aquitaine region (France). It is essential to understand the structural and functional modifications and dynamics of microbial communities in response to climate change. This thesis aims to define the impact of ocean warming and acidification on the microbial mats of Ré Island. First, a study of this microbial structure was perfomed in situ, in several types of salt marshes and according to the seasons, allowing to select the most suitable area to collect microbial mat and the season of sampling. The selected microbial mats were then maintained in mesocosms at laboratory. An increase in water temperature and a decrease in water pH were simulated for 8 weeks according to the most pessimistic predictions (RCP8.5) of the IPCC (2014) for 2100. Daily monitoring of physical-chemical parameters and weekly sampling of the microbial mat were performed to follow the functional dynamics and characterise the diversity changes. Acidification impacted the diversity and functioning of the microbial mats, particularly on the phototrophic communities. It has contributed to a decrease in prokaryotic diversity and an increase in some archaea that parasitise other archaea. The warming of the water had rather an effect on eukaryotic communities, with a change in Chlorophyceae and Diatomea abundance. The combination of these two conditions had less impact than the conditions alone suggesting a mitigating effect between them. However, in their current natural environment, these microbial mats already face temperatures higher or equal to those simulated, which is not the case for the pH reaching a final value of 7.6. Thus, these microorganisms are certainly already adapted and resilient to the simulated temperature, explaining little impact observed with this parameter, whereas acidification affects were more visibles.