Etude de la bio-calcification des coccolithophoridés dans un contexte d'acidification des océans. Calibrations de proxies (B/Ca et δ 11 B) du pH dans les coccolithes

Bio-calcifica/on of coccolithophores in Ocean Acidifica/on context - Calibra/on of proxies (B/Ca and δ11B) of pH in coccoliths

• Auteur / Autrice : Nina Delebecque
• Direction : Marie Boye, Marie-Alexandrine Sicre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie marine
• Date : Soutenance le 11/12/2017
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer et du littoral (Plouzané)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences de l’environnement marin (Plouzané, Finistère)
• Jury : Président / Présidente : Paul Tréguer
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie Boye, Marie-Alexandrine Sicre, Paul Tréguer, Patrizia Ziveri, Nicolas Cassar, Jill Naomi Sutton, Paolo Montagna, Eric Douville
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patrizia Ziveri, Nicolas Cassar

Mots clés

Mots clés contrôlés

Coccolithophores

Acidification des océans

Mots clés libres

Acidification des océans

Coccolithophoridés

.δ11B

B/Ca

Calcification

Ocean acidification

Coccolithophores

.δ11B

B/Ca

Calcification

Résumé

Environ 30% du dioxyde de carbone produit par des activités humaines est absorbé par l’océan menant à une diminution de pH d’eau de mer et de l’état de saturation de carbonate de calcium (CaCO3). L’acidification des océans engendrera probablement de profonds changements dans les écosystèmes marins, en particulier chez les organismes marins calcifiants. Les coccolithophoridés produisent avec les foraminifères plus de 90% des carbonates pélagiques dans l’océan actuel. Les expériences de culture ont montré que la réponse des coccolithophoridés à l’acidification des océans varie au sein d’une même espèce ce qui complique l’estimation de l’impact global sur le cycle de carbone et des rétroactions sur le climat. En effet, la sensibilité des organismes et les réponses vis-à-vis de l’augmentation du CO2 dissous dans l’océan et donc de la diminution du pH de l’eau de mer sont différentes. Les conséquences de la calcification sur les coccolithophoridés sont encore très peu décrites et quantifiées. Les coccolithes sont formés à l’intérieur de la cellule dans une vésicule interne. Le pH à l’intérieur de cette vésicule est un paramètre central qui détermine la précipitation de la calcite et donc de la formation des coccolithes. Actuellement, le pH de la vésicule ne peut pas être précisément mesuré et c’est la mesure indirecte de paramètres géochimies qui nous permet d’estimer ces processus. La capacité de réguler le pH de la vésicule vis-à-vis des changements du pH d’eau de mer permet la précipitation de calcite et détermine l’adaptation potentielle de certainscoccolithophoridés à l’acidification des océans. Deux souches d’E. huxleyi ont été cultivées dans des cultures en batchs dilués dans trois conditions pH différentes afin d’évaluer les modalités de réponse aux variations du pH de l’eau de mer. Des paramètres physiologiques incluant le taux de croissance, le POC et le PIC et ont été examinés, en parallèle aux mesures de B/Ca et δ11B dans la calcite des coccolithes pour progresser sur la compréhension de ces mécanismes intracellulaire et sur l’existence d’une relation entre ces paramètres et le pH pour évaluer le potentiel de l’isotopie du bore comme proxy du paleo-pH.

About 30% of the carbon dioxide produced by human activities is absorbed by the ocean leading to a decrease of seawater pH and saturation state of calcium carbonate (CaCO3). The subsequent ocean acidification is likely to result in profound changes in marine ecosystems, in particular among the marine calcifiers. Coccolithophorides together with foraminifera produce more than 90% of the pelagic carbonate in the modern ocean. Culture experiments have shown that the response of coccolithophores to pH varies between and within species, thus complicating our understanding of the overall impact biological response on the carbon cycle and feedbacks on climate. Indeed, different sensitivities to increase dissolved CO2 and decrease seawater pH, and their consequences on calcification exist among coccolithophores, but they are still not fully described nor quantified. Calcareous coccoliths are formed inside the cell in an internal vesicle called the coccolith vesicle. The pH inside the coccolith vesicle would be a key parameter in determining calcite precipitation and therefore coccolith formation. Currently the coccolith vesicle pH cannot be accurately measured and thus estimates have to be based on indirect geochemical evidences. The capacity of the coccolith vesicle to regulate pH allowing for calcite precipitation could explain the resilience of somecoccolithophores to ocean acidification. To further explore this hypothesis, two strains of E. huxleyi were grown in batch cultures under three different pH conditions to assess their response to changing seawater pH. Physiological parameters including growth rate, POC and PIC were examine, in addition to assessing changes in the vesicle pH by measuring B/Ca and δ11B in coccolith calcite and evaluate the potential of boron for paleo-pH reconstruction.