La co-limitation par l'azote et le phosphore : étude des mécanismes chez la microalgue Tisochrysis lutea

Nitrogen and phosphorus co-limitation : study of the mechanisms on the microalga Tisochrysis lutea

• Auteur / Autrice : Gaël Bougaran
• Direction : Antoine Sciandra, Jean-Paul Cadoret
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie, biologie des organismes, populations, interactions - Phycologie
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Végétal-Environnement-Nutrition-Agro-Alimentaire-Mer (Angers)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques
• Jury : Président / Présidente : Joël Fleurence
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Antoine Sciandra, Jean-Paul Cadoret, Joël Fleurence, Patrick Raimbault
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patrick Raimbault

Mots clés

Mots clés contrôlés

Teneur en phosphore

Teneur en azote

Phytoplancton marin

Mots clés libres

Lipides

Modélisation

Tisochrysis lutea

Résumé

Les interactions entre l’azote (N) et le phosphore (P) sur la croissance du phytoplancton demeurent mal comprises. Nous proposons ici l’hypothèse que le phosphore, qui joue un rôle central dans l’énergie, puisse contrôler le transport actif et l’accès des cellules au NO3. Notre modèle de co-limitation N-P possède une structure asymétrique, qui rend compte des rôles respectifs des deux nutriments et de la différence de contrôle de leur absorption. Ce modèle permet de décrire les tendances différentes des contenus en N et en P, observées sur des jeux de données tirés de la littérature. Nous avons également conduit des expériences en batch et en chémostat, en présence de rapports N:P variables. Celles-ci ont révélé que les cellules limitées par le P sont caractérisées par un contenu en ATP et une absorption nette du NO3 faibles. L’apport massif de PO4 à ces cellules se traduit par un accroissement brutal de l’absorption nette du NO3. Au contraire, la limitation par le N n’interagit pas avec l’absorption du PO4. Ces observations sont bien décrites par notre modèle. Les expériences ont également permis de soulever le rôle probable de l’excrétion de N organique dans la co-limitation N-P et nous ont conduits à proposer une variante du modèle initial. Enfin, les effets de la co-limitation N-P ne modifient pas l’accumulation des lipides de réserve, qui répond davantage au taux de croissance qu’au type de limitation imposé.

Interactions between nitrogen (N) and phosphorus (P) on the growth of phytoplankton are not fully elucidated. Here, we propose the hypothesis that, since phosphorus plays a central role in energy, it can control the active transport of NO3. Our model for N-P co-limitation provides an asymmetric structure which reflects the respective roles of both nutrients and the differences in the control of absorption. The model succeeds in describing the different trends observed for N and P cell content in data sets taken from the literature. We further conducted experiments in batch and chemostat under different N: P ratios. Our results highlighted that P-limited cells were characterized by a low content of ATP and a low net absorption of NO3. When PO4 was resupplied, the cells showed a dramatic increase in the net absorption of NO3. Conversely, N limitation did not interact with the absorption of PO4 and the observations were successfully described by our model. Our experiments also raised the probable role of organic N excretion in N-P co-limitation and led us to propose a variant of our initial model. Finally, the effects of N-P co-limitation did not clearly affect the storage of lipids that responds to growth rate rather than the type of limitation.