Importance écologique des bactéries photohérérotrophes dans l'océan Arctique

Ecological significance of photoheterotrophic bacteria in the Arctic Ocean

• Auteur / Autrice : Dominique Bœuf
• Direction : Christian Jeanthon, Philippe Lebaron
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie marine
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écologie des pâturages

Bactéries phototrophes

Mots clés libres

Photohétérotrophie

Bactéries phototrophes anoxygéniques aérobies

Bactérie à protéorhodopsine

Résumé

La photohétérotrophie est la capacité d'utiliser des substrats organiques et de capturer l'énergie lumineuse. Elle est pratiquée par les bactéries phototrophes anoxygéniques aérobies (BPAA), les bactéries contenant de la protéorhodopsine (BPR) et les picocyanobactéries (Synechococcus). Les augmentations de l'export fluvial de carbone organique et de l'exposition de l'océan aux radiations solaires s'intensifient en Arctique, rendant cette région intéressante pour étudier la place des photohétérotrophes dans l'utilisation du carbone et de la lumière. Par l'utilisation de multiples approches de quantification absolue, de diversité culturale et moléculaire, notre étude est la première à caractériser à haute résolution les photohétérotrophes dans l'Océan Arctique. Les picocyanobactéries n'ont été détectées que dans l'estuaire du Mackenzie alors que BPAA et B-PR étaient présentes en mer de Beaufort. La communauté PAA était liée aux apports fluviaux contrairement à celle des B-PR principalement oligotrophe. Les distributions de ces communautés présentaient des patrons différents de celles du bactérioplancton suggérant un avantage écologique de la photohétérotrophie dans ces eaux. La communauté PAA était dominée par un clade nouveau de Betaproteobacteria et par les Rhodobacterales. Les Alphaproteobacteria, notamment des SAR11 et des clades endémiques de SAR116, dominaient la communauté de BPR. La majorité des BPR exprimait activement la PR suggérant de potentiels bénéfices. L'ensemble de nos résultats montre que la photohétérotrophie est répandue dans l'Océan Arctique et suggère que son rôle pourrait être différent en fonction des conditions environnementales rencontrées.

The photoheterotrophy is the capacity to use both organic substrates and light energy. The aerobic anoxygenic phototrophic bacteria (AAPB), the proteorhodopsin-containing bacteria (PRB) and the picocyanobacteria (Synechococcus) practice it. Increases in organic carbon exported by rivers and in exposure of sea surface to solar radiations are intensifying in Arctic. Hence, this study area is particulary interesting to understand the role of these bacteria in carbon and light uses. Using multiple approaches in absolute quantification, cultural and molecular diversities, our study is the first to characterize at high resolution scale the photoheterotrophs in the Arctic Ocean. Picocyanobacteria were only detectable in the Mackenzie estuary whereas AAPB and PRB were present throughout the Beaufort Sea. AAPs were strongly linked with river inputs contrasting to PRB, principally oligotrophs. Both distributions of AAPB and PRB exhibited different patterns of those of bacterioplankton suggesting an ecological advantage of the photoheterotrophy in these waters. The AAPB community was dominated by a new Betaproteobacterial clade and Rhodobacterales. Alphaproteobacteria, especially the SAR11 group and SAR116 endemic clades, dominated the PR community. The majority of PRB groups actively expressed the PR suggesting probable benefits. Together, our data highlight the photoheterotrophy is common in Arctic Ocean and suggest that his role could be different depending on the environmental conditions encountered.