Félicitations à Fatima ABABOU (CYBELE) qui a soutenu sa thèse le 25 Juillet 2023

Sur le sujet suivant : Rôle des diazotrophes dans la pompe biologique à carbone : étude des processus d'agrégation, d'export et de reminéralisation

Composition du jury

Jury

Directeur de these Mme Sophie BONNET Aix-Marseille université
Rapporteur Mme Ilana BERMAN-FRANK Université de Haïfa, ISRAEL
Rapporteur Mme Camila FERNANDEZ Sorbonne université. Laboratoire d'Océanographie Microbienne (LOMIC) - UMR 7621 CNRS-UPMC
CoDirecteur de these M. Frédéric A. C. LE MOIGNE Université de Brest. LEMAR, Laboratoire des Sciences de l’Environnement Marin, UMR6539, CNRS, UBO, IFREMER, IRD, Plouzané, Technopôle Brest-Iroise, France
Examinateur M. Matthieu BRESSAC Laboratoire d'Océanographie de Villefranche, LOV. UMR7093
Examinateur Mme France VAN-WAMBEKE Aix Marseille université. Mediterranean Institute of Oceanography (MIO).

Invité : Thierry MOUTIN Aix Marseille université. Mediterranean Institute of Oceanography (MIO)

Résumé de la thèse

Dans les océans (sub)tropicaux appauvris en azote et occupant ~60% de la surface de l’océan global, les diazotrophes soutiennent >50% de la production primaire nouvelle grâce à la fixation du diazote atmosphérique (N2). Ce travail de thèse porte sur l’étude du devenir des diazotrophes dans l’océan, et en particulier sur le processus d’agrégation, d’export et de reminéralisation afin d’évaluer leur rôle potentiel dans la pompe biologique à carbone (PCB). Les objectifs de cette thèse étaient: 1) D’étudier les mécanismes d’agrégation et d’export des diazotrophes contrastées sur les plans physiques, morphologiques et physiologiques. 2) De mesurer les taux de reminéralisation du diazotrophe le plus répandu dans les océans (sub)tropicaux (Trichodesmium) pendant sa chute vers l’océan profond. 3) D’identifier la composition du flux de carbone organique particulaire (POC) exporté dans un ‘hotspot’ de fixation de N2 et déterminer la contribution des diazotrophes à ce flux. (1) Une expérience de simulation de chute de diazotrophes en ‘roller tanks’ a permis de mesurer les taux d’agrégation et les vitesses de chute de quatre types de diazotrophes dont la taille (1-1000 µm), la morphologie (filamenteux vs. unicellulaires) et la physiologie (production de substances exopolymériques, TEP) sont contrastés. Cette étude a montré que tous les diazotrophes indépendamment de leur taille, forme et physiologie formaient des agrégats de tailles 7000-32014 μm et chutaient à des vitesses de 92 à >400 m j-1 . Les diazotrophes unicellulaires atteignaient des vitesses de chute comparables à celles des diazotrophes filamenteux en raison de leur capacité à former des agrégats dans la même gamme de taille. En revanche, les TEP produites par les diazotrophes n'augmentaient pas leur capacité d'agrégation ni leurs vitesses de chute, ce qui suggère que leur propriétés chimiques peuvent également jouer un rôle important dans ces processus. (2) Dans une seconde étude en roller tanks, nous avons simulé la chute de Trichodesmium jusqu’à 1000 m de profondeur, en présence d'un consortium naturel de bactéries hétérotrophes. Cette étude a montré que 42% de sa biomasse dérivée était encore présente à la fin de l'expérimentation, suggérant une reminéralisation bactérienne incomplète et une séquestration potentielle de cette biomasse dans l’océan profond. (3) Une troisième étude menée sur le terrain dans le Pacifique tropical Sud-Ouest lors de l’expédition océanographie TONGA, a permis d’identifier et de classifier les particules exportées dans les couches profondes de l’océan. Grâce aux traitements d'images des particules, cinq catégories ont été identifiées : agrégats fécaux, phytodétritiques et mixtes, pelotes fécales cylindriques et carcasses de zooplancton. Les agrégats fécaux étaient les plus abondants, et dominaient le flux de POC avec une moyenne de 56±28% du flux total de POC. Les carcasses de zooplancton étaient également abondantes et contribuaient à 24±19% au flux de POC total, tandis que les pelotes fécales cylindriques et les agrégats mixtes contribuaient respectivement à 15±14% et 5±4%. En revanche, les agrégats phytodétritiques étaient très peu abondants et contribuaient pour <1% au flux de POC total. Les estimations des efficacités d'export et de transfert de toutes les particules confondues étaient importantes à 1000 m, montrant la capacité de la région à séquestrer efficacement du POC. De plus, les analyses d’images obtenues par microscopie confocale ont révélé que la contribution des diazotrophes au flux de POC augmentait de 7% à 170 m à 51% à 1000 m, ce qui souligne les voies d’export directes des diazotrophes vers l’océan profond et leur rôle dans la PCB. Il devient donc urgent d’intégrer ces voies dans les modèles biogéochimiques afin d’améliorer notre compréhension de leur rôle dans la PCB dans l’océan d’aujourd’hui et celui de demain qui sera plus chaud, plus stratifié et donc plus favorable à la diazotrophie.