Identification of parasites involved in the control of toxic microalga alexandrium minutum blooms

• Auteur / Autrice : Frédéric Lepelletier
• Direction : Laure Guillou, Christian Jeanthon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Diversité du vivant
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plantes -- Parasites

Microalgues

Alexandrium

Résumé

Les microalgues peuvent temporairement croitre massivement et/ou produire des effets toxiques ou nocifs. Certains de ces événements, appelés ''Harmful Algal Blooms'' (HAB), sont relativement rares dans les écosystèmes marins, mais ont vu leur fréquence et leur intensité augmenter durant ces dernières décennies. Ces microalgues efflorescentes sont rarement considérées comme invasives. Cependant, leur capacité à produire des efflorescences ne semble pas dépendre uniquement des facteurs environnementaux mais aussi de l'absence de contrôles efficaces (parasites, prédateurs, Enemy Release Hypothesis (ERH)), comme observé chez les espèces invasives terrestres. Le dinoflagellé toxique Alexandrium minutum, responsable d'efflorescences toxiques, est suspecté d'être invasif le long des côtes bretonnes depuis la fin des années 80. Cette microalgue produit, à travers sa reproduction sexuée, des kystes résistants lesquels contaminent sur le long terme les sédiments, et expliquent la récurrence des efflorescences dans certains estuaires bretons. Cette étude est la première a analysé les traits écologiques de cette espèce (taux de croissance, densité maximale, niches écologiques) à partir d'un suivi à long terme (24 années consécutives), effectué dans l'estuaire de la Penzé. Les populations d'A. Minutum ont des dynamiques ''lag-boom-bust'', typiques d'un nombre croissant d'espèces invasives. Les plus fort taux de croissance ont été détectés durant la période ''boom'', en accord avec l'hypothèse EICA (Evolution of Increased competitive ability). Utilisant une collection d'échantillons couvrant les années entre 2004 à 2012, nous avons appliqués différentes approches, aussi bien indépendantes que dépendantes de cultures, pour explorer la diversité de leurs parasites, leur spectre d'hôtes et la stabilité à long terme de ces contrôles biologiques. La description taxonomique, dans le cadre de cette thèse, de deux nouvelles espèces de parasitoïdes infectant les microalgues efflorescentes démontre que ce compartiment a été largement sous-étudié. L'un d'eux est un champignon et est le premier décrit chez les dinoflagellés marins. Généralement, plusieurs parasites ont coexisté et participé au déclin des efflorescences d'A. Minutum. Le suivi à long terme a démontré que différents parasites se sont alternés dans le temps, en fonction de l'année, avec une alternance entre parasites spécialistes et généralistes. Ce travail met en évidence la diversité et la pertinence écologique des parasites comme contrôle des microalgues efflorescentes potentiellement toxiques et la résilience à long terme des écosystèmes côtiers.

Microalgae can occasionally grow explosively and/or produce toxic or harmful effects. Such events, called Harmful Algal Blooms (HAB), are relatively rare in marine ecosystems, but their frequency and intensity increased these last decades. These blooming microalgae are rarely considered as invasive species. However, their capacity to bloom may not only depend on adequate bottom up factors (nutrients, light, temperature, etc. . ) but also on the absence of efficient top down controls (parasites, predators, the Enemy Release Hypothesis, ERH), just like invasive plants and animals. The toxic dinoflagellate Alexandrium minutum, responsible for paralytic shellfish poisoning events, is suspected to be invasive along the Brittany coasts (France) since the late 80’. This microalgae produce throughout the sexual reproduction very resistant cyst that contaminate sediments for a long term, and explain the recurrence of blooms in several estuaries along the Brittany coast. For the first time, this study analyzed most important traits of these species (growth rates, maximal density, ecological niches) using a 24 years monitoring survey in the Penzé estuary. A. Minutum populations have lag, boom, and bust dynamics, typical for an increasing number of invasive species. Highest growing rates have been detected during the boom period, in congruence with the Evolution of Increased competitive ability (EICA) hypothesis. Using a sample collection covering years 2004 to 2012, we also applied different culture-dependent and -independent methods to explore the diversity of their parasites, their host spectra, and the stability over years of these biological controls. The taxonomic description of two new species of parasitoids infecting the blooming microalgae in the frame of this PhD demonstrates that this compartment has been largely overstudied. One of them is a fungus, the first one described to infect marine dinoflagellates. More than one parasite species generally coexisted and participated to the decline of A. Minutum blooms. Long-term monitoring survey demonstrated that very different parasites alternated with time, depending on the year, with an alternation between specialists and generalists. This work highlights the diversity and the ecological relevance of parasites as biological controls for blooming and potentially toxic microalgae and long-term resilience of marine coastal waters.