= Daily activities in the nitrogen-fixing cyanobacterium Crocosphaera watsonii : responses to photoperiodism

Activités nycthémérales de la cyanobactérie fixatrice d'azote Crocosphaera watsonii : réponses face au photopériodisme

• Auteur / Autrice : Anthony Dron
• Direction : Antoine Sciandra, Pascal Claquin, Sophie Rabouille
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océanographie
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Photopériodisme

Fixation de l'azote

Écophysiologie

Mots clés libres

Crocosphaera

Résumé

Crocosphaera watsonii est une cyanobactérie unicellulaire, fixatrice d'N2, largement répandue dans la couche éclairée des océans tropicaux et subtropicaux (de 40 °N à 30 °S), où elle contribue de manière active à la production primaire. Du fait de la sensibilité à l'O2 de la nitrogénase, cette dernière opère la nuit quand la photosynthèse, génératrice d'O2, ne peut pas avoir lieu. Ces deux activités antagonistes contraignent ainsi à une orchestration circadienne (sur une période d’environ 24h), fine, des activités physiologiques et ainsi des flux de carbone et d'azote dans la cellule. Le but de cette thèse est d'étudier l'effet du photopériodisme (durée de la photopériode) sur les métabolismes en carbone et en azote et de leurs imbrications dans la progression du cycle cellulaire. Pour cela, nous avons réalisé des expériences en cultures continues de la souche C. Watsonii WH8501, soumise à différentes conditions de lumière. Cette approche expérimentale inédite chez C. Watsonii nous a permis de constater que la durée de l'éclairement a des conséquences notables sur la croissance somatique (production de biomasse) et la division cellulaire (production de nouvelles cellules). Une faible durée de la photopériode favorise la croissance somatique, au détriment de la division cellulaire. Au delà de la simple explication des processus physiologiques, nos résultats ont mis en exergue que C. Watsonii pourrait apporter à son environnement des quantités importantes d'azote nouveau, mais aussi, des molécules riches en carbohydrates. Cette excrétion notable de composés, pour la plupart organiques, révèle les implications possibles de la croissance de cet organisme sur le cycle de l'azote et le fonctionnement de la boucle microbienne.

Crocosphaera watsonii is a unicellular, N2-fixing cyanobacterium, which is abundant in the euphotic layer of the tropical and subtropical oceans (from 40 °N to 30 °S), where it contributes substantially to the primary production. Due to the O2-sensitivity of the nitrogenase, the latter occurs during the dark period, when the oxygen-evolving photosynthesis can not process. These two antagonistic activities constrain to a tight circadian orchestration (periode of 24h) of the physiological activities. The aim of this thesis is the investigate the effect of the photoperiodism (different length of the photoperiod) on the carbon-nitrogen metabolism and the progression of the cell cycle. For that, we performed some continuous cultures experiments with C. Watsonii, subjected to different light conditions. This innovative approach in C. Watsonii showed that this environmental factor had significant consequences on the somatic growth (biomass production) and on the cell division (production of new cells). A short photoperiod length promotes the somatic growth instead of the cell division. Beyond the simple explanation of the physiological processes, our results highlighted that C. Watsonii could provide to its environment large amount of new nitrogen and carbohydrate-rich organic composed as well. This important excretion of compound, for most organic, emphasizes the ecological importance of this organism in the oceanic areas, generally oligotrophic.