Étude de la mixotrophie chez les radiolaires photosymbiotiques

Mixotrophy of photosymbiotic Radiolaria

• Auteur / Autrice : Joost Mansour
• Direction : Fabrice Not
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie marine
• Date : Soutenance le 17/11/2021
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la nature et de l'Homme - Évolution et écologie (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Adaptation et diversité en milieu marin (Roscoff, Finistère ; 2005-....)
• Jury : Président / Présidente : Laure Guillou
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Johan Decelle, Susanne Wilken
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : John Burns, Paola Furla

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transcriptome

Photosynthèse

Symbiose

Acanthaires

Physiologie

Radiolaires

Mots clés libres

Physiologie

Radiolaire

Photosymbiose

Transcriptomique

Isotopes

Mixotrophie

Acanthaire

Physiology

Radiolaria

Photosymbiosis

Transcriptomics

Isotopes

Mixotrophy

Résumé

La photosymbiose est un type de relation mixotrophique répandue dans le plancton marin et joue un rôle important dans le fonctionnement des écosystèmes. Les radiolaires (Rhizaria) sont des protistes abondants dans tous les océans et de nombreuses espèces sont photosymbiotiques. N’étant pas cultivable en laboratoire, leur physiologie est très mal connue. Dans cette thèse, mon objectif a été de caractériser la physiologie des radiolaires photosymbiotiques. Nous avons établi des équations décrivant le biovolume en fonction de la masse de carbone (C) et d’azote (N) pour plusieurs taxa de Rhizaria. Ces données montre que les estimations généralistes pour les protistes sous-estiment jusqu'à 35 fois le contenu en C des Rhizaria. Nous avons également étudié la connectivité métabolique entre l'hôte et le symbiote par les méthodes NanoSIMS et transcriptomique sur cellule unique. Nos expériences montrent que les taux d'absorption de C photosynthétique ne représentent pas plus de 14,5% du contenu en C des Acantharia, que le C et l'N sont principalement assimilés au niveau des plastes du symbiote, et que l'assimilation de l'N est plus importante dans le nucléole du symbiote. Les données d'expression des gènes montrent que certaines voies de transcription liées au métabolisme du nitrate sont présentes aussi bien dans l'hôte que le symbiote. Globalement nos résultats tendent à montrer que les Acantharia pourraient utiliser à la fois le nitrate et l'ammonium comme sources d'N inorganique et que la photosynthèse semble être la principale source d'énergie pour le fonctionnent énergétique de la cellule, alors que le C acquis par prédation serait alloué préférentiellement à la croissance.

Radiolaria (Rhizaria) are abundant and ubiquitous protists, many harbouring photosymbionts. Thence they are both significant producers and consumers, as well as great contributors to biogeochemical cycles, and the vertical export of organic matter. Due to their unculturability, physiological information on photosymbiotic Radiolaria is limited. In this thesis, we aimed to understand their physiology, and nutrient uptake capabilities, which will help predict plankton dynamics by providing data for model input. We established volume to (carbon and nitrogen) content ratios for several Rhizaria. We show that generalised estimations for protists would underestimate the carbon content of Rhizaria by a factor of up to 35. The Radiolaria-specific mass to volume estimations help to include these mixoplankton into predictive models. We further aimed to establish phototrophy and feeding rates of photosymbiotic Acantharia, and the metabolic connectivity in this symbiosis. Our experiments show that photosynthetic rates would only account for 14.5% of the acantharian carbon content. Both C and N are assimilated predominantly at the symbiont’s plastids. Nitrogen assimilation in the symbiont’s plastids and nucleolus suggests allocation of nutrients to photosynthesis machinery maintenance. Gene expression data shows pathways present in nitrate metabolism in both host and symbiont, indicating the intertwined nature of the Acantharia and symbiont. Acantharia use both nitrate and ammonium as inorganic N and use photosynthesis mainly for energy; we suggest that C acquired by predation would be allocated to growth.