La modélisation bioénergétique de bivalves symbiotrophiques

The bioenergetic modeling of symbiotrophic bivalves

• Auteur / Autrice : Marine Vandenberghe
• Direction : Sylvie Marylène Gaudron, Gonçalo Marques
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie de l'environnement, des organismes, des populations, écologie
• Date : Soutenance le 27/03/2024
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Lille ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Océanologie et de Géosciences (LOG)
• Jury : Président / Présidente : Sébastien Lefebvre
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Konstadia Lika
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : François H. Lallier, Sebastiaan Adriaan Louis Maria Kooijman

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traits fonctionnels

Sulfure d'hydrogène

Sulfobactéries

Écologie

Bivalves

Symbiose

Modèles mathématiques

Bioénergétique

Mots clés libres

Budget énergétique dynamique

Symbiose

Bivalve

Suintement froid

Herbier marin

Bactéries sulfo-Oxidante

Chimiosynthèse

Dynamic energy budget

Symbiosis

Bivalve

Cold seep

Seagrass bed

Sulfur-Oxidizing bacteria

Résumé

Les bivalves vivent à des profondeurs très variables, des eaux peu profondes aux eaux profondes. Certains bivalves ont établi une relation particulière avec des bactéries chimiosynthétiques endosymbiotiques capables d'oxyder le soufre. Ces symbiotes utilisent des composés soufrés, tels que le sulfure d'hydrogène, comme source inorganique d'électrons pour synthétiser des composés organiques à partir du dioxyde de carbone notamment. Les espèces de bivalves symbiotiques des eaux peu profondes se nourrissent de la matière organique disponible en suspension autour d'elles et tirent également des avantages nutritionnels de leurs symbiotes bactériens, tandis qu'en eaux profondes, elles dépendent principalement de leurs symbiotes. Dans cette thèse, la relation dynamique entre un bivalve vésicomyidé d'eau profonde et ses symbiotes oxydant le souffre a été étudiée à l'aide de la théorie du budget énergétique dynamique (DEB) (Kooijman, 2010). Pour paramétrer le modèle, des traits d'histoire de vie (appelés données zérovariées) et des données associant une variable dépendante à une variable indépendante (appelées données univariées) ont été utilisés. C'est la première fois qu'un tel modèle DEB intégrant explicitement les symbiotes est construit pour une espèce d'eau profonde. Actuellement, il n'existe qu'un seul modèle DEB sur une espèce d'invertébré benthique d'eau profonde et deux modèles sur la symbiose, entre les algues photosynthétiques symbiotiques et des cnidaires (corail et anémone). Des travaux expérimentaux visant à obtenir des données sur une espèce symbiotique côtière de lucine (expérience de croissance ; teneur en soufre des branchies) et des avancées conceptuelles dans le développement d'un modèle bioénergétique pour cette espèce sont présentés. La pertinence du développement de tels modèles, leurs possibles applications et développements ultérieurs sont également discutés.

Bivalves live along a broad depth range, from shallow to deep-sea waters. Some bivalves built a peculiar relationship with endosymbiotic chemosynthetic bacteria, able to oxidize sulfur. These symbionts use sulfur compounds, such as hydrogen sulfide, as an inorganic source of electrons to synthesize organic compounds from carbon dioxide in particular. Symbiotic bivalve species from shallow waters feed on the organic matter available in suspension around them, and also derive nutritional benefits from their bacterial symbionts, whereas in deep waters they depend mostly on their symbionts. In this thesis, the dynamic relationship between a deep-sea vesicomyid bivalve and its sulfur-oxidizing symbionts was studied using the dynamic energy budget (DEB) theory (Kooijman, 2010). To parameterize the model, life history traits (called zerovariate data) and data associating a dependent variable with an independent variable (called univariate data) were used. This is the first time that such a DEB model explicitly integrating symbionts has been built for a deep-sea species. Currently, there is only one DEB model for a deep-sea benthic invertebrate species and two DEB models on symbiosis, between symbiotic photosynthetic algae and cnidarians (coral and anemone). Experimental work to obtain data on a shallow-water symbiotic lucinid bivalve species (growth experiment; sulfur content of gills) and conceptual advances in the development of a bioenergetic model for this species are presented. The relevance of developing such models, their possible applications and further developments are also discussed.