Role et importance de la photorespiration du phytoplancton dans les bilans de carbone au niveau oceanique

The extent of phytoplankton photorespiration in oceanic carbon balance

• Auteur / Autrice : CHRISTOPHE LEBOULANGER
• Direction : Chantal Descolas-Gros
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques et fondamentales appliquées. Psychologie
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

La prevision de la reponse de l'ecosysteme oceanique aux changements globaux determines par les emissions de gaz a effet de serre dues a l'activite humaine est l'un des enjeux majeurs de la recherche en oceanologie. Les producteurs primaires, par leur position cle en tant que pompe biologique pour le carbone, sont l'objet d'etudes de plus en plus precises quant a leur fonctionnement dans la couche euphotique des oceans, alors que le carbone organique dissous apparait comme un vecteur privilegie pour la sequestration des produits de la production primaire dans les couches d'eaux profondes. Au cours de la photosynthese, passage du carbone inorganique au carbone organique a la base de la plupart des chaines trophiques, une fonction biologique mal connue chez le phytoplancton a pour effet un relargage du carbone nouvellement fixe dans le milieu environnant sous forme de glycolate, il s'agit de la photorespiration. Cette reaction repandue chez tous les vegetaux concourt notamment a diminuer la precision des mesures de production primaire nettes, et produit un substrat pour les microorganismes heterotrophes presents dans le milieu. Afin de determiner l'etendue spatiotemporelle de ce phenomene et de ses eventuelles implications dans le cycle du carbone dans l'ocean, de nouvelles methodes de dosage du glycolate ont ete mises au point, palliant les carences des methodes preexistantes. Ces deux methodes reposent sur une extraction et une concentration du compose de l'eau de mer apres filtration, suivie d'un dosage chromatographique. La chromatographie liquide haute performance a d'abord ete utilisee, puis la chromatographie en phase vapeur a apporte une plus grande precision, ainsi qu'une absolue certitude qualitative par l'utilisation couplee de la spectrometrie de masse. L'utilisation de ces methodes en milieu oceanique a permis de montrer l'existence de cycles journaliers pour l'abondance du glycolate dissous, avec des maxima absolus certainement regules par les consommateurs heterotrophes. Une relation simple a pu etre etablie entre la concentration en glycolate dissous et la biomasse phytoplanctonique pour les ecosystemes les plus oligotrophes. Des experiences d'incubations de communautes naturelles ont permis de montrer que la nature de la source azotee pouvait influer fortement sur le rejet de glycolate, alors que l'etude de cultures monospecifiques a montre que la photorespiration pouvait jouer le role de regulateur lors de l'assimilation couplee du carbone et de l'azote. Il apparait finalement que l'existence de la photorespiration et du rejet de carbone organique auquel elle donne lieu ne peut plus etre ignoree lorsqu'on essaie d'affiner les mesures de production primaire, ni lorsqu'on essaie d'etablir des relations trophiques fines entre les divers composants des communautes planctoniques. L'importance de molecules a courte duree de vie comme le glycolate dans les variations spatiotemporelles du carbone organique dissous est mise en avant, liee a la notion meme de pompe biologique