Soutenance de thèse de Christopher BUROT

Ecole Doctorale
Sciences de l'Environnement
Spécialité
Sciences de l'environnement: Océanographie
établissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
Algues de glace,Bactérie associées,Stress photo-oxydatif,Stress halin,
Keywords
Sea ice algae,Associated bacteria,photo-oxidative stress,Salinity stress,
Titre de thèse
Etude de la dégradation des algues de glace et du phytoplancton d’eau libre en zone Arctique: impact de l’état de stress des bactéries associées à ce matériel sur sa préservation et sa contribution aux sédiments
Monitoring the degradation of arctic sea-ice algae and open water phytoplankton : impact of photo-oxydative and salinity stress on associated bacteria and its implication on its preservation and sedimentation
Date
Vendredi 18 Mars 2022 à 9:30
Adresse
Bât. Méditerranée, Campus de Luminy-Océanomed, 13009 Marseille
Amphithéâtre oceanomed
Jury
Directeur de these M. Jean-françois RONTANI Aix Marseille Université
Rapporteur M. Fabien JOUX Sorbonne Université
Rapporteur Mme Brivaela MORICEAU Université de bretagne occidentale
Examinateur Mme Sylvie COLLIN Université Paris Sciences et Lettres
CoDirecteur de these Mme Patricia BONIN Aix Marseille Université
Président M. Philippe CUNY Aix Marseille Université

Résumé de la thèse

L’océan Arctique et les perturbations de son fonctionnement liées au réchauffement global constituent une préoccupation majeure de la communauté scientifique mondiale. A la base du fonctionnement de l’Océan Arctique se trouve la production primaire, assurée par des organismes sympagiques appelés algues de glace. Ces dernières peuvent assurer dans certaines régions arctiques jusqu’à 60% de la production primaire totale. Etant donné la relative faible activité de dégradation de ce matériel par le bacterioplancton dans ces régions (entre 25 et 80% du bacterioplancton étant mort ou inactif) et la capacité du matériel sympagique à chuter rapidement vers les sédiments, les algues de glace contribuent fortement à l’export de carbone atmosphérique vers les fonds marins. La faible activité de dégradation du bacterioplancton peut être attribuée à: (i) un stress osmotique dans les canaux de saumure hypersalés de la glace, (ii) un stress chimique lié à la production de composés bactéricides par les algues de glace ou (iii) un stress photooxydatif. L’objectif de cette thèse est donc de mieux comprendre l’impact de ces différents stress sur l’état physiologique des bactéries associées au matériel sympagique et sur la préservation de ce dernier le long de sa chute vers les sédiments. L’effet des stress halins et chimiques a pu être mis en évidence via l’analyse de nombreux échantillons de particules en suspension, en sédimentation ou de sédiments récoltés lors de diverses campagnes de prélèvement dans l’Arctique Canadien. Ces analyses ont démontré l’importance du stress halin sur les bactéries associées aux algues sympagiques, notamment au début du cycle de fonte, qui est à l’origine d’une activité de biodégradation moindre par les bactéries associées. L’importance du stress lié à la production des acides gras libres par les algues de glace, notamment en cas de forte irradiation de ce matériel a également été mis en évidence. En effet, les quantités d’acide palmitoléique libre mesurées dans nos échantillons (allant jusqu’à 4,8 mg.L-1) semblent être à l’origine de la forte mortalité (pouvant aller jusqu’à 75%) des bactéries associées observée dans la glace et dans les particules. L’importance du stress photochimique sur les bactéries sympagiques ainsi que la résistance accrue des bactéries pigmentées à ce stress ont aussi pu être démontrées. Ces résultats peuvent en partie expliquer la forte occurrence de bactéries pigmentées dans les communautés de bacterioplancton en fin de blooms phytoplanctoniques.

Thesis resume

The Arctic ocean and the expected disruption of its functioning due to global warming is a major concern for the scientific community. The root of the Arctic ocean functioning is primary production, covered by sympagic (ice-associated) organisms called sea-ice algae. These sea-ice algae provide up to 60% of the annual primary production, depending on the region. Given the apparent low degradation activity of the bacteria associated to this material in Arctic regions (between 25-80% of dead or inactive bacterioplankton), and the high sinking rates of sympagic algae, it is expected that sea-ice algae contribute significantly to the export of atmospheric carbon to the seafloor. This weak activity may be attributed to: (i) osmotic stress in hypersaline brine channels of ice, (ii) chemical stress linked to the production of bactericidal compounds by sympagic algae, or (iii) photochemical stress. The main objective of this thesis is to better understand the impact of the stresses on the physiological state and the degradation capacities of bacteria associated to sympagic material, and the subsequent preservation of the latter along its fall to the sediments. The impact of saline and chemical stress has been highlighted through the analysis of numerous samples of suspended or sedimenting particles and surface sediments collected in the Canadian Arctic. These analyses have demonstrated the significance of saline stress, especially during the early stages of the melting season on bacteria associated with sympagic material, resulting in a very low to no degradation activity. The importance of stress related to the production of free fatty acids, especially in cases of strong irradiation of sea-ice algae has also been put forward. Indeed, the high concentrations of free palmitoleic acid (up to 4,8 mg.L-1) measured in ice might be at the origin of the high mortality of associated bacteria measured (up to 75%). Finally, the importance of bacterial photochemical stress in ice and the better resistance of pigmented bacteria to this stress were also demonstrated. These results may partly explain the high occurrence of pigmented bacteria in bacterioplankton communities at the end of bloom events.