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Soutenance de thèse de Solène Irion

par Valérie PLOUVIN - publié le , mis à jour le

Solène Irion (Doctorante ULCO LOG) soutiendra sa thèse intitulée :
Biodiversité de l’écosystème marin et flux de carbone autour de Kerguelen (océan Austral) : le rôle du petit phytoplancton à l’échelle de la cellule

Biodiversity of the marine ecosystem and carbon flux around Kerguelen (Southern Ocean) : role of small phytoplankton at the single cell level

Date : 19 novembre 2020
Lieu : Salle de conférences MREN au LOG à Wimereux et visio
Jury :
Directrice de thèse :
Pr. Urania Christaki
PR ULCO, Laboratoire d’Océanologie et de Géosciences (LOG)
Pr. Ludwig Jardillier
PR Université Paris-Saclay, Laboratoire d’Ecologie, Systématique Evolution (ESE)

Rapporteurs :
Pr. Aud Larsen
Professor, University of Bergen / Research Director Molecular Ecology (Norwegian Research Center)
Pr. David Scanlan
Professor, University of Warwick

Examinateurs :
Dr. Ingrid Obernosterer
DR CNRS, Laboratoire d’Océanographie Microbienne (LOMIC)
Pr. Sébastien Monchy
PR ULCO, Laboratoire d’Océanologie et de Géosciences (LOG)
Dr. David Moreira
DR CNRS, Laboratoire d’Ecologie, Systématique Evolution (ESE)

Résumé :
Cette thèse s’intéresse à la diversité du petit phytoplancton (<20 μm) et à sa contribution à la fixation du carbone dans des écosystèmes marins contrastés : la région productive du plateau de Kerguelen d’une part et les zones à faible productivité en dehors du plateau, d’autre part. Le petit phytoplancton domine les communautés phytoplanctoniques tout au long de l’année en dehors du plateau, où les faibles concentrations en fer limitent la production primaire. Le plateau de Kerguelen, naturellement fertilisé en fer, est quant à lui caractérisé par le développement au printemps-été de blooms massifs de diatomées en chaîne et de grande taille. Depuis la découverte du mécanisme de fertilisation naturelle en fer sur le plateau, l’attention de la communauté scientifique s’est focalisée sur les diatomées de grande taille, qui favoriseraient la séquestration du carbone sur la zone. Toutefois, les données satellitaires suggéraient que le petit phytoplancton dominait les communautés phytoplanctoniques en dehors du bloom sur l’ensemble de la zone.
Le premier objectif de ce travail visait à décrire la succession temporelle, ainsi que la diversité du petit et grand phytoplancton après le bloom de diatomées (Mars 2018). L’utilisation de marqueurs pigmentaires chémotaxonomiques a permis de montrer pour la première fois que la contribution du petit phytoplancton à la biomasse phytoplanctonique augmentait fortement après le bloom (moins de 10% à 53% de la chlorophylle). Pour établir la diversité taxonomique moléculaire du petit et grand phytoplancton, un fragment de l’ADNr 18S des communautés planctoniques de petite (0.2-20 μm) et grande taille (20-100 μm), collectées à plusieurs profondeurs, a été séquencé par la méthode Illumina MiSeq. En surface, les diatomées étaient majoritaires dans la grande fraction de taille tandis que Phaeocystis antarctica était particulièrement important dans la petite fraction sur l’ensemble de la zone d’étude. Dans leur ensemble, les communautés de petit phytoplancton différaient sur et en dehors du plateau. Des concentrations élevées en acide silicique en dehors du plateau favorisaient la présence d’un assemblage varié de diatomées de petite taille, tandis que de fortes concentrations en ammonium sur le plateau pourraient favoriser le développement de picophytoplancton du genre Micromonas.
Le deuxième objectif de cette thèse était d’établir la contribution relative de différents groupes phytoplanctoniques à la fixation globale de carbone, en prenant en compte les différences inter- et intra-groupe dans l’activité métabolique de cellules individuelles. Pour ce faire, des communautés planctoniques naturelles ont été incubées en présence d’un traceur isotopique (NaH13CO3) en reproduisant les conditions in situ. La fixation du carbone au niveau cellulaire a été mesurée par imagerie NanoSIMS et SIMS. Les grandes diatomées (> 20 μm) montraient des taux de croissance faibles et variables d’une cellule à l’autre, avec 19±13% de diatomées inactives. Inversement, les petites cellules, appartenant à des taxons phylogénétiques éloignés (prymnesiophytes, prasinophytes et petites diatomées) étaient majoritairement en croissance active (>98%). Par conséquent, le petit phytoplancton contribuait de 41 à 70% à la fixation du carbone sur l’ensemble de la zone après le bloom.
Tandis que le petit phytoplancton contribuait de façon importante à la fixation de carbone et à la biomasse chlorophyllienne en surface, les diatomées dominaient dans les données pigmentaires et de séquençage en dessous de 200 m, indiquant leur export préférentiel par sédimentation directe. Cependant, un faisceau d’indices suggère que le phytoplancton de petite taille, en particulier Phaeocystis, pourrait participer à l’export de carbone par agrégation, ainsi que via les réseaux trophiques et la production de pelotes fécales des brouteurs.