Distribution des principaux groupes d’eucaryotes de petite taille en milieu marin et lacustre - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2009

Distribution of major groups of small eukaryotes in marine and freshwater environments

Distribution des principaux groupes d’eucaryotes de petite taille en milieu marin et lacustre

Résumé

Marine and freshwater eukaryotic microbial communities are composed of organisms found in all protist lineages known to date. The smaller autotrophs can significantly contribute to both biomass and primary production in oligotrophic waters. Until now, about 100 marine and freshwater species have been formally described in the picoplanktonic size range (< 3 μm). Their distribution and their contribution to chlorophyll biomass begin to be known for some marine species such as the Prasinophyceae Micromonas pusilla. In order to better understand the diversity and ecology of these small eukaryotes, I used fluorescent in situ hybridization of 18S rRNA oligonucleotide probes coupled with signal amplification (TSA-FISH) to quantify specific taxonomic groups in natural samples. In particular, existing probes targeting Chlorophyta and Haptophyta were used in order to evaluate the distribution of these two major groups in different environments. In parallel, epifluorescence microscopy observations on glutaraldehyde fixed samples were achieved to distinguish autotrophic from heterotrophicorganisms. Various marine regions were investigated, exhibiting very different trophic status such as the South-East Pacific, the English Channel and the North Sea. Freshwater samples came from a meso-eutrophic lake in Luxemburg (one year long sampling) and from three French lakes (meso-oligotrophic, mesotrophic and eutrophic). The contribution of heterotrophic part of the eukaryote community reached 75 % for the picosize fraction in the oligotrophic zones of the South-East Pacific and50 % in the Pacific meso and eutrophic zones as well as in the North Sea. The contribution of Chlorophyta among autotrophic eukaryotes reached its maximum in the English Channel within the pico size fraction (up to 100 %) while the Haptophyta contribution was maximal for the size fraction between 2 μm and 5 μm in the North Sea (up to 100 %). Chlorophyta populations were principally composed of Mamiellales for the pico size fraction with adominance of the species Micromonas pusilla in the English Channel. Freshwater samples showed contributions of Chlorophyta and Haptophyta generally lower than in marine samples whatever the trophic status of the lake (from 5 % to 27 % on average for Chlorophyta and from 2 % to 9 % for Haptophyta in summer for the four lakes investigated). While no clear pattern was found for Haptophyta, Chlorophyta contribution for the fraction smaller than 2 μm seemed to decrease in more eutrophic waters. Annual monitoring of the Esch-sur-Sure Lake (Luxemburg) showed that the highest contribution of Chlorophyta (99 %) and Haptophyta (9 %) occurred in the larger than 5 μm fraction during the clear water phase and in autumn, respectively. Clone libraries of the 18S rRNA gene obtained at four seasons in the Esch-sur-Sure Lake tends to confirm the dominance of heterotrophic eukaryotes among the pico population in particular ciliates. In summer, Chlorophyta represented 12 % of the identified phylotypes. The present study confirmed the dominance of the “red lineage” for the larger than 5 μm fraction whatever the environment considered. The “green lineage” dominated the picoplanctonic fraction only in the English Channel and the North Sea. However, during the clear water phase in the Esch-sur-Sûre Lake, it dominated the larger than 5 μm fraction.
Les communautés microbiennes eucaryotes sont composées d’organismes faisant partie de toutes les lignées de protistes connues à ce jour. Les autotrophes de petite taille peuvent contribuer de façon significative à la biomasse et à la production primaire dans les eaux oligotrophes. Jusqu’à présent, moins de 80 espèces marines et d’eau douce ont été formellement décrites dans la classe de taille picoplanctonique (< 3 µm). Leur distribution et leur contribution à la biomasse chlorophyllienne commencent à être connues pour quelques espèces marines comme le Prasinophyceae Micromonas pusilla. Dans le but de mieux comprendre la diversité et l’écologie de ces petits eucaryotes, j’ai utilisé l’hybridation in situ fluorescente de sondes oligonucleotidiques (18S ARNr) associées à une amplification du signal (FISH-TSA) afin de quantifier des groupes taxinomiques spécifiques dans des échantillons naturels. En particulier, des sondes déjà existantes spécifiques des Chlorophyta et des Haptophyta ont été utilisées afin d’évaluer les distributions de ces deux grands groupes dans différents environnements. En parallèle, des observations en microscopie à épifluorescence sur des échantillons fixés au glutaraldéhyde ont permis de distinguer les organismes autotrophes des hétérotrophes. Différentes milieux marins caractérisés par des statuts trophiques différents ont été étudiés, tels que le Pacifique Sud-Est, la Manche et la Mer du Nord. Des échantillons d’eau douce provenant d’un lac méso-eutrophe au Luxembourg (une année d’échantillonnage) et de trois lacs français (méso-oligotrophe, mésotrophe et eutrophe) ont été également étudiés. La contribution hétérotrophe de la communauté eucaryotique atteignait 75 % de la population picoplanctonique dans les zones oligotrophes du Pacifique Sud-Est et 50 % dans les zones mésotrophes et eutrophes du Pacifique et de Mer du Nord. La contribution des Chlorophyta parmi les eucaryotes autotrophes atteignait son maximum dans la Manche au niveau de la fraction picoplanctonique (jusqu’à 100 %) alors que les Haptophyta avaient une contribution maximale dans la fraction de taille entre 2 µm et 5 µm en Mer du Nord (jusqu’à 100 %). Les Chlorophyta étaient principalement composés de Mamiellales pour la fraction picoplanctonique avec une dominance de l’espèce Micromonas pusilla dans la Manche. Les échantillons d’eau douce ont montré des contributions des Chlorophyta et des Haptophyta généralement plus basses que les échantillons marins et ce quelque soit le statut trophique du lac (de 5 % à 27 % en moyenne pour les Chlorophyta et de 2 % à 9 % pour les Haptophyta en été pour les quatre lacs étudiés). Alors qu’aucune tendance claire n’a pas été mise en évidence pour les Haptophyta, la contribution des Chlorophyta dans la fraction inférieure à 2 µm semble décroître dans les eaux plus eutrophes. L’étude annuelle du lac d’Esch-sur-Sûre (Luxembourg) a montré que la plus importante contribution des Chlorophyta (99 %) et des Haptophyta (9 %) est atteinte pour la fraction supérieure à 5 µm durant la phase d’eau claire et en automne, respectivement. Les banques de clones (18S ARNr) réalisées aux quatre saisons au lac d’Esch-sur-Sûre tendent à confirmer la dominance des eucaryotes hétérotrophes parmi la population picoplanctonique, en particulier les ciliés. En été, les Chlorophyta représentaient 12 % des phylotypes identifiés. Cette étude a confirmé la dominance de la « lignée rouge » dans la fraction supérieure à 5 µm en été quelque soit le milieu considéré. La « lignée verte » dominait la fraction picoplanctonique uniquement en Manche et en Mer du Nord. Cependant, durant la phase d’eau claire dans le lac d’Esch-sur-Sûre, elle dominait également la fraction supérieure à 5 µm.
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Citer

Sylvie Masquelier. Distribution des principaux groupes d’eucaryotes de petite taille en milieu marin et lacustre. Biodiversité et Ecologie. Paris 6, 2009. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01111020⟩
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