Etude du biofilm microalgal des vasières intertidales : dynamique spatio-temporelle à micro-échelle et performances photosynthétiques

Study of the microalgal biofilm on intertidal mudlfats : spatio-temporal dynamic on micro-scale and photosynthetic efficiency

• Auteur / Autrice : Olivier Herlory
• Direction : Gérard Blanchard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océanologie biologique et environnement marin
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : La Rochelle

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écologie de la zone intertidale

Photosynthèse

Biofilms

Microalgues

Résumé

Le biofilm microalgal, qui se forme à la surface du sédiment, est l’entité de production primaire des vasières intertidales dépourvues de macrophytes. Dans l’optique d’une meilleure connaissance du fonctionnement de ce système de production, le biofilm a été étudié par deux approches complémentaires afin de déterminer ses propriétés structurelles et fonctionnelles à micro-échelle. Dans une première partie, l’étude descriptive a permis de caractériser le biofilm dans les dimensions verticale, horizontale et temporelle. Bien que le biofilm forme un compartiment différencié à la surface de la vase, doté de sa propre dynamique, il conserve un lien fonctionnel avec la biomasse disponible dans le 1er cm de sédiment, qui prend la forme d’une relation linéaire entre la taille maximum du biofilm au cours d’une émersion et la biomasse totale. Cette étude descriptive a également permis d’illustrer la complexité du schéma de formation / dispersion du biofilm au cours d’une émersion, notamment en mettant en évidence le maintien du biofilm à la surface du sédiment jusqu’à l’immersion. Dans une deuxième partie, l’étude fonctionnelle s’est attachée à sonder les performances photosynthétiques du biofilm in vitro. La fluorimétrie PAM (Pulse Amplitude Modulated) s’est avérée un outil tout à fait adapté à la mesure de l’activité photosynthétique de biofilms de microalgues, notamment par la méthode « Rapid Light Curve » (RLC), dont l’interprétation s’avère assez complexe du fait que la réponse photobiologique mesurée est une double fonction de la lumière et du temps. La RLC a permis de mettre en évidence que la structure même du biofilm induisait une sous-estimation de la réponse photosynthétique et une augmentation de la capacité de résistance à des éclairements intenses en fonction de la taille du biofilm. Ces résultats suggèrent une modification des propriétés optiques globales du biofilm en fonction de sa taille et permettent d’améliorer notre représentation fonctionnelle du biofilm pendant les phases d’activité photosynthétique.

The microalgal biofilm, which is present on sediment surface, is the primary production unit on bare intertidal mudlfats. In order to improve our understanding of this primary production system, a study was undertaken at microscale to analyse the structural and functional properties of this biofilm. In the first part of this work, a detailed descriptive analysis lead to the characterisation of the spatio-temporal dynamics of the physical structure of the biofilm. It turns out that the biofilm exhibits its own dynamics at the sediment surface (as a discrete compartment in the top 200 µm), but still has a functional relationship with the total available biomass (PCB) distributed within the top 1 cm (linear relationship between the maximum size of the biofilm during an emersion and the total biomass). This descriptive survey also allowed to show the complexity of the “formation /dispersion” pattern of the biofilm during an emersion, and pointed out the fact that the biofilm tends to remain at the sediment surface all over the course of the emersion period. In the second part of this study, the aim was to assess the photosynthetic performance of in vitro biofilms. Pulse Amplitude Modulated (PAM) fluorometry proved to be a perfect tool to measure the photosynthetic activity of microalgae biofilms, especially by Rapid Light Curves (RLC) despite the complexity of the photobiological response which, in this instance, is a double function of light and time. RLC allowed to show that an increase in the size of the biofilm (the thickness) induces an under-estimation of the “true” physiological response of epipelic microalgae, but an increase of the resistance capacity of the biofilm as a whole to strong illuminations. These results clearly suggest a change in optical properties of the biofilm as a function of its size, and lead to an improvement of our representation of the biofilm during periods of photosynthetic activity.