Control of diatom blooms by parasites in the Western English Channel
Parasitisme et contrôle des blooms de diatomées en Manche occidentale
Résumé
Diatoms are one of the most successful phytoplankton groups. They can form considerable seasonal blooms with important biogeochemical implications, especially with respect to carbon export. To date, the role of parasites in the regulation of diatom blooms remains elusive. The main objective of this thesis was to identify the parasites associated to dominant diatom species in the Western English Channel to better understand how parasitism regulates diatom blooms. The first part of the project aimed to identify parasitic network that controls the diatom Guinardia, a major component of microphytoplankton communities in coastal systems of the North Atlantic. Intensive isolation of Guinardia species and associated parasites into laboratory culture was carried out between August 2015 and October 2016 from the SOMLIT-Astan long- term monitoring station. Characterization of these isolates revealed an unsuspected diversity of parasites that infect Guinardia delicatula, with at least three types of parasites belonging to distinct lineages: viruses (Picornavirales, Bacillarnavirus), a eukaryotic parasite (Labyrinthulomycetes, Aplanochytrium sp.) and algicidal bacteria (Bacteroidetes, Kordia sp.). These pathogens have never previously been described in association with Guinardia and therefore add to the list of known parasites reported for this host species. The parasites isolated from SOMLIT-Astan displayed different infection strategies, suggesting complex interplays in nature. In the second part of this thesis, the study was extended to nanoplanktonic diatoms that belong to the genera Minidiscus and Thalassiosira. These minute microalgae are widespread in the global ocean, but their seasonal dynamics are quasi-unexplored. Using a combination of microscope observations and molecular tools, we showed that these nanodiatoms numerically dominated the phytoplankton community at the SOMLIT-Astan station and that they have contrasted seasonal patterns. The large set of 82 parasites, including 27 viruses, isolated from these two genera throughout the sampling period highlights, for the first time, the key role of biotic interactions in the regulation of nanodiatom dynamics. This Ph.D. project has revealed significant novel diversity of pathogens of diatoms in the Western English Channel. The relative contribution of these parasites to regulation of diatom populations and their resulting biogeochemical and evolutionary implications remain to be investigated.
Les diatomées constituent un groupe majeur du phytoplancton marin. Ces microalgues peuvent former des blooms saisonniers considérables ayant des implications biogéochimiques importantes notamment sur l’export de carbone. A ce jour, la manière dont le parasitisme structure leur développement reste élusive. L’objectif de cette thèse était d’identifier le(s) parasite(s) associé(s) aux diatomées prédominantes en Manche Occidentale afin de mieux comprendre comment le parasitisme contrôle les blooms de ces microalgues. La première partie de cette thèse visait à décrire le réseau de parasites qui régule les diatomées du genre Guinardia, taxon-clef du microphytoplancton en Nord-Atlantique. Pour cela un travail d’isolement intensif des espèces de Guinardia et des parasites associés a été réalisé entre Août 2015 et Octobre 2016 à la station d’échantillonnage à long terme SOMLIT-Astan. La caractérisation des isolats a permis de mettre en évidence une diversité insoupçonnée de parasites régulant Guinardia delicatula, avec au minimum trois types de parasites appartenant à des lignées distinctes : des virus (Picornavirales, Bacillarnavirus), un parasite eucaryote (Labyrinthulomycetes, Aplanochytrium sp.) et des bactéries algicides (Bacteroidetes, Kordia sp.). Ces nouveaux parasites n’ont jamais été décrits en association avec Guinardia et s’ajoutent donc aux autres parasites connus pour cet hôte. Les parasites isolés à SOMLIT-Astan présentent des stratégies d’infections différentes, suggérant des interactions complexes dans la nature. Dans un second temps, nous avons étendu notre étude à des nanodiatomées appartenant aux genres Minidiscus et Thalassiosira, largement distribuées dans l’océan global mais dont les dynamiques saisonnières et leur contrôle sont quasi-inexplorées. La combinaison d’outils microscopiques et moléculaires a mis en évidence que ces nanodiatomées dominent numériquement la communauté phytoplanctonique à SOMLIT-Astan et qu’elles présentent des patrons saisonniers très marqués. La collection importante de 82 parasites, dont 27 virus, isolés tout au long de l’année à partir de ces deux genres indique pour la première fois un rôle-clé des interactions biotiques dans la régulation des dynamiques des nanodiatomées. Ce projet de thèse révèle une diversité nouvelle et importante de parasites associés aux diatomées au Manche Occidentale. La contribution relative de ces parasites dans la régulation des diatomées, leurs implications biogéochimiques, et évolutives reste à mettre en lumière.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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