Diversité et structure spatio-temporelle des communautés protistes dans deux systèmes côtiers aux conditions trophiques contrastées : cas de la Manche Orientale et la Méditerranée Occidentale

par Sara Rachik

Thèse de doctorat en Géosciences, Ecologie, Paléontologie, Océanologie

Sous la direction de Sébastien Monchy et de Urania Christaki.

Soutenue le 08-02-2018

à Littoral , dans le cadre de École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq, Nord) , en partenariat avec Laboratoire d'océanologie et de géosciences (Wimereux, Pas-de-Calais) (équipe de recherche) , Syndicat mixte de la Côte d'Opale et de Laboratoire d'Océanologie et de Géosciences / LOG (laboratoire) .

Le président du jury était Rachid Amara.

Le jury était composé de Sébastien Monchy, Urania Christaki, Ludwig Jardillier, Ingrid Obernosterer, Télesphore Sime Ngando.

Les rapporteurs étaient Ludwig Jardillier, Ingrid Obernosterer.


  • Résumé

    Dans les écosystèmes marins, les protistes jouent un rôle important en tant que producteurs primaires, prédateurs ou encore symbiontes. De par leur position clef, l'étude de leur diversité est fondamentale afin d'améliorer notre compréhension du fonctionnement des écosystèmes marins. Pour ce faire, des approches moléculaires couplées à la microscopie ont été utilisées afin d'examiner en profondeur la diversité des communautés microbiennes dans deux écosystèmes contrastes (Manche Orientale et Méditerranée). La première étude conduite en Manche Orientale a permis d'établir une vue d'ensemble de la diversité des protistes eucaryotes sur une période de 4 ans (de mars 2011 à Juillet 2015) et d'examiner l'influence des variables environnementales sur leur distribution temporelle. L'approche novatrice utilisée consistait à séquencer simultanément l'ARNr et l'ADNr. Ce double ciblage a permis de calculer le rapport ARNr : ADNr et de démontrer qu'il pouvait être un paramètre utile et significatif pour évaluer l'activité cellulaire globale de la communauté microbienne. Nous avons également montré la faisabilité d'utiliser ce ration ARNr : ADNr comme indicateur des transitions écologiques d'espèces microbiennes emblématiques (e.g. bloom de Phaeocystis globosa). Ainsi, le calcul individuel de ce rapport pour chaque OTU devrait permettre d'apporter une information supplémentaire indispensable pour une meilleure compréhension du fonctionnement de l'écosystème et de l'influence des paramètres biotiques et abiotiques sur la structuration des communautés microbiennes, en particulier dans un contexte de changement global. La seconde étude a également été menée en Manche Orientale sur les données de séquençage obtenues pendant la période 2011-2013. Elle avait pour objectif de mettre en évidence les relations existantes entre les parasites eucaryotes et les autres taxons ainsi que les paramètres environnementaux. Cette érude a montré la diversité insoupçonnée des symbiontes/décomposeurs en Manche Orientale, et leur importance pour la structuration des communautés et la succession saisonnière. En particulier, des analyses en réseaux de corrélations ont montré la prédominance des relations inter-taxa, plutôt qu'entre OTUs et paramètres abiotiques, et la position centrale des symbiontes/décomposeurs dans ces relations. Cette étude a permis de souligner la complexité et l'importance des interactions microbiennes dans la structuration des communautés toute en apportant des informations cruciales permettant de mieux comprendre les mécanismes sous-jacent qui régissent cette structuration. La dernière étude a été menée dans la Méditerranée Occidentale, au niveu de quatre stations situées dans le Golfe du Lion, soumises à l'influence du fleuve Rhône, sur une période de 2 ans (2012-2014). Elle avait pour objectif de réaliser la liste la plus exhaustive possible de la diversité des protistes eucaryotes et d'évaluer leur variabilité spatiale en relation avec les variables environnementales. Cette étude a confirmé l'effet prépondérant du Rhône sur la structuration des communautés, particulièrement dans la partie Est du Golf du Lion. Globalement, ces travaux de thèse ont permis de renforcer, par le biais d'approches combinées de microscopie et de biologie moléculaire, nos connaissances sur le fonctionnement, la diversité taxonomique et la succession des espèces microbiennes, en relation avec les paramètres environnementaux, de deux écosystèmes marins contrastés.

  • Titre traduit

    Diversity and spatio-temporal structure of protist communities in two coastal systems with contrasted trophic conditions : case of the Eastern English Channel and the Western Mediterranean


  • Résumé

    In marine ecosystems, protists play an important role as primary producers, predators or symbionts. Therefore studying their diversity and metabolic activity is fundamental for understanding the functioning of marine ecosystems. In order to achieve this goal, molecular approaches were coupled with microscopy analysis for an in depth examination of microbial communities diversity in two contrasting ecosystems (Eastern English Channel EEC and Mediterranean). The first study, conducted in the EEC, allowed to establish a precise overview of eukaryotic protists diversity over 4 years (from March 2011 to July 2015) and to examine the influence of environmental variables on their temporal distribution. The innovative approach used during this study was to sequence simultaneously rRNA and rDNA. This double targeting allowed calculating the rRNA : rDNA ratio and demonstrate that it could be an useful and significant parameter for measuring the relative cellular activity of the microbial community. We also showed the feasibility of using this rRNA : rDNA ratio as an indicator of ecological transitions of iconic microbial species (e.g. bloom of Phaeocystis globosa). Thus, calculation of this ratio for each individual OTU provided additional information that are essential for a better understanding of the functioning of the ecosystem and the influence of biotic parameters on the structuring of microbial communities, in particular in the context of global change. The second study was also conducted in the EEC on sequencing data obtained during the period 2011-2013. It aimed to highlight the relationships between eukaryotic parasites and other taxa as well as environmental parameters. This study revealed un unsuspected diversity of symbionts / decomposers in the EEC, and their importance for structuring microbial community and influence seasonal succession. More specifically, correlation network analysis showed the predominance of inter-taxa relations, over those between OTUs and abiotic parameters, and the central position of symbionts / decomposers in these relationships. This study highlighted the complexity and importance of microbial inteactions in the structuring of microbial communities while providing crucial information to better understand underlying lechanisms. The last study was conducted in the Western Mediterranean , at four stations located in the Golfe du Lion, subject to the influence of the Rhône River, over a period of two years. This study aimed to provide the most exhaustive list of eukaryotic protist diversity and to evaluate its spatial variability in relation with environmental variables. This study further underlined the effect of the Rh^ne on the structuring of microbial communities, particularly in the eastern part of the Golfe du Lion. Overall, thesis workhas reinforced, through combined aproaches of microscopy and molecular biology, our knowledge of the functioning, taxonomic diversity and succession of microbial species, in relation to environmental parameters, of two contrasted marine ecosystems.


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