Pauline Le Coq will defend his thesis on vendredi 30 octobre 2026 à 13h00 at the Amphithéâtre Océanomed on the theme : Activités et diversité fonctionnelle des communautés procaryotiques de l’océan mésopélagique : implications pour le budget de carbone.
Composition of the jury
- Eva ORTEGA-RETUERTA Rapporteuse Chargée de recherche, HDR, CNRS
- Loïs MAIGNIEN Rapporteur Maître de conférence, HDR, UBO
- Brivaëla MORICEAU Examinatrice Directrice de recherche
- Olivier PRINGAULT Président du jury Directeur de recherche IRD
- Christian TAMBURINI Directeur de thèse Directeur de recherche CNRS
- Fabrice ARMOUGOM Co-directeur de thèse Ingénieur de recherche IRD
- Christel HASSLER Membre invitée Associate Professor
Abstract
La zone mésopélagique de l’océan, située entre environ 100 et 1 000 m de profondeur, constitue une zone clé de transformation du carbone exporté depuis la surface, avant qu’une fraction n’atteigne l’océan profond où elle peut être séquestrée à long terme. Les procaryotes y jouent un rôle central dans le devenir de la matière organique par leurs activités hétérotrophes. Pourtant, leur demande estimée en carbone excède fréquemment les apports de carbone organique particulaire. En parallèle de la production hétérotrophe procaryotique (PHP), la fixation du carbone inorganique dissous sans énergie solaire (DCF), notamment par chimioautotrophie, constitue une source de carbone organique susceptible de contribuer à combler ce déséquilibre.
Cette thèse vise à mieux contraindre la contribution des procaryotes au cycle du carbone mésopélagique en considérant conjointement ces deux processus. Les travaux, principalement menés lors de la campagne APERO dans l’Atlantique Nord-Est, distinguent les procaryotes « en suspension » (libres et attachés aux particules en suspension) de ceux associés aux particules en cours de chute. La combinaison de mesures d’activité, d’approches moléculaires et d’analyses métagénomiques a permis d’examiner leurs contributions selon leur mode de vie, la profondeur et le contexte océanographique.
Chez les procaryotes en suspension, la DCF dépasse la PHP et présente une forte variabilité spatiale en réponse aux structures méso-échelles. Intégrée à l’échelle de la zone mésopélagique, elle peut représenter jusqu’à 50 % des apports en carbone selon les stations. À l’inverse, les procaryotes associés aux particules qui chutent présentent une activité majoritairement hétérotrophe et une activité par cellule supérieure à celle des communautés en suspension. Leur contribution à la demande procaryotique en carbone atteint jusqu’à 21 %, soulignant leur rôle actif dans la transformation de la matière organique exportée. Ces différences d’activité s’accompagnent d’une forte différenciation taxonomique et fonctionnelle. Les communautés en suspension sont principalement structurées selon la profondeur, tandis que celles associées aux particules qui chutent varient fortement entre stations, suggérant une influence de l’origine et de la composition des particules exportées. Les communautés chimioautotrophes diffèrent également par leurs voies de fixation du carbone et leurs stratégies d’acquisition d’énergie, qui s’étendent au-delà de la nitrification traditionnellement associée à la DCF. L’analyse du potentiel de dégradation des polysaccharides révèle un large répertoire fonctionnel partagé, mais différemment représenté selon le mode de vie, avec un arsenal enzymatique particulièrement développé chez les communautés associées aux particules qui chutent.
Enfin, cette thèse explore la dynamique des communautés procaryotiques à l’échelle de la particule individuelle. Une approche expérimentale reproduisant la chute des particules dans la zone mésopélagique et les variations de pression hydrostatique associées a permis de suivre la transformation de leur microbiome au cours de leur descente. L’évaluation et l’optimisation d’approches de métabarcoding 16S long-read ont permis d’accéder à cette échelle de très faible biomasse avec une résolution taxonomique
jusqu’au rang de l’espèce, ouvrant la voie à l’étude des particules comme microhabitats individuels dont les communautés se réorganisent au cours de leur transfert.
Dans son ensemble, cette thèse révèle que la contribution des procaryotes au cycle du carbone mésopélagique est structurée par l’hétérogénéité de leur environnement, des structures physiques méso-échelles aux microhabitats formés par les particules en chute. Prendre en compte cette diversité de modes de vie, d’activités et de capacités métaboliques apparaît ainsi essentiel pour mieux contraindre le devenir du carbone exporté et les mécanismes qui déterminent l’efficacité de sa séquestration dans l’océan profond.
