Rôle des Rhizaria dans le cycle du silicium

Unveiling the role of Rhizaria in the silicon cycle

• Auteur / Autrice : Natalia Llopis Monferrer
• Direction : Paul Tréguer, Aude Leynaert, Fabrice Not
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie Marine
• Date : Soutenance le 18/09/2020
• 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 : Géraldine Sarthou
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Paul Tréguer, Aude Leynaert, Fabrice Not, Géraldine Sarthou, Giuseppe Cortese, Diana Varela, Colleen Durkin, Tristan Biard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Giuseppe Cortese, Diana Varela

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cycle du silicium

Protistes eucaryotes

Mots clés libres

Cycle de la silice

Silice biogénique

Production de silice

Rhizaria

Polycystines

Phaeodaria

Silicon cycle

Biogenic silica

Silicic acid uptake

Rhizaria

Polycystina

Phaeodaria

Résumé

Les Rhizaria sont des protistes planctoniques présents à la surface et dans l’ensemble des océans. Certains taxons (i.e., polycystines, Phaeodaria) construisent des squelettes siliceux complexes et robustes. Les connaissances de base telles que l'abondance, la diversité, le contenu cellulaire (silice biogénique - bSi, carbone et azote) et les taux d'absorption du silicium (Si) par les Rhizaria sont méconnus, rendant difficile l’évaluation de leur contribution au cycle biogéochimique du Si. Pour y remédier, les taux d'absorption d’acide silicique —en utilisant le radio-isotope 32Si— et le contenu cellulaire en Si ont été mesurés au cours de trois campagnes océanographiques en mer Méditerranée, mer de Ross et dans l’océan Atlantique. Des taux de production élevés (jusqu'à 9 nmol-Si cell-1d-1) et une importante teneur en Si (jusqu'à 11,9 nmol-Si cell-1) ont été observés, par rapport aux microalguesdiatomées. En combinant ces résultats avec des données d'abondance publiées, la contribution de ces organismes a permis d’estimer que les Rhizaria contribuent jusqu'à 22 % de la production océanique de bSi. L'abondance, la biomasse et la diversité des Rhizaria ont été quantifiées dans le nord-ouest de la Méditerranée par des outils d'imagerie (FlowCAM, Zooscan et UVP) et des techniques de biologie moléculaire pour couvrir la large gamme de taille des Rhizaria. Cette approche intégrative a révélé que les Rhizaria représentent jusqu'à 6% de la bSi dans les 500 premiers mètres de la colonne d'eau. Ces travaux fournissent des données quantitatives originales qui mettent en évidence l'impact des Rhizaria dans le cycle du Si dans l’océan mondial. Ils révèlent notamment la nécessité d'explorer davantage les couches profondes de l'océan pour affiner les estimations de leur contribution au cycle du Si.

Rhizaria are ubiquitous planktonic protists, thriving from surface waters to bathypelagicecosystems. A number of rhizarians taxa (i.e., polycystines, phaeodarians) build complex and robust siliceous skeletons. Yet, basic knowledge such as abundances, diversity, cellular content (biogenic silica-bSi, carbon and nitrogen) and silicon (Si) uptake rates of rhizarians are poorly known. This lack of knowledge prevents an accurate estimate of their contribution to the Si biogeochemical cycle. To address this issue, Si uptake rates —using the 32Siradioisotope— and cellular content were measured during three research cruises (Mediterranean Sea, Ross Sea and Atlantic Ocean). High individual production rates (up to 9 nmol-Si cell-1d-1) and Si content (up to 11.9 nmol-Si cell-1) were reported, as compared to diatoms. Combining these first results with previously published abundance data, the contribution of these organisms to the biogeochemical cycling of Si was assessed,revealing that Rhizaria contribute up to 22% of the bSi production in the global ocean. Additionally, the abundance, biomass and diversity of Rhizaria were quantified by pairing imaging tools (FlowCAM, Zooscan and UVP) and molecular barcode techniques to cover the wide size range represented by Rhizaria in the NW Mediterranean Sea. This integrative approach revealed that Rhizaria represent up to 6% of the bSi in the first 500 metres of the water column. Overall, this work provides unique quantitative data that highlight the impact of rhizarians in the cycling of Si in the ocean. This thesis work also emphasizes the need toexplore further the deep ocean to refine our first estimates of Rhizarian contribution to the Sibiogeochemical cycle at local and global scales