Dissertations / Theses on the topic 'Communauté planctonique'

Le plancton a un rôle crucial dans le cycle du carbone. Il est donc primordial de projeter son évolution dans le contexte de changement climatique. Une partie des résultats rapportés au niveau des communautés planctoniques montrent une stimulation de la production primaire avec l’augmentation de concentration en CO2 et très peu d’expériences combinant plusieurs facteurs ont été faites. Qui plus est, les expériences ont été réalisées majoritairement dans des conditions naturellement élevées ou enrichies en sels nutritifs et très peu de données existent dans les zones naturellement pauvres en nutriments et chlorophylle a, c’est à dire dans les zones oligotrophes telles que la mer Méditerranée, bien que ces régions représentent une surface importante et en expansion de la surface de l’océan. Plusieurs approches ont été utilisées au cours de cette thèse pour étudier les effets du réchauffement et de l’acidification de l’océan sur des communautés planctoniques dans le NO de la Méditerranée. Une des approches, restreinte à l’effet de l’acidification seule, a été l’utilisation de mesocosmes. En Baie de Calvi (expérience #1; été 2012 sur 22 jours) la communauté étudiée présentait un efficace processus de recyclage des sels nutritifs ainsi qu’une production régénérée importante alors que dans le Baie de Villefranche (expérience #2; hiver/printemps 2013 durant 11 jours) la communauté était caractérisée plutôt par un système autotrophe et par une production nouvelle dominante. Une troisième expérience a été réalisée pour étudier les effets synergétiques de l’acidification et du réchauffement de l’océan (expérience #3; March 2012; post-bloom). Toutes les expériences ont ainsi été menées dans des conditions de faibles concentrations en sels nutritifs avec des communautés dominées par des petites espèces phytoplanctoniques telles que des haptophytes, cynaobacteries et chlorophytes. Lors de l’expérience #3, toutes les populations ont décliné au cours de l’expérience (12 jours) à l’exception des cyanobactéries (principalement Synechococcus spp.) qui ont significativement augmenté durant cette période. Cette augmentation était d’autant plus prononcée dans les conditions de température plus élevée, bien que l’augmentation concomitante de CO2 ai eu tendance à limiter cet effet. Pour les trois expériences, l’acidification de l’océan seule n’a pas montré d’effet sur les taux métaboliques quelque soit la méthode utilisée (O2-LD, marquage au 18O, 13C et 14C) alors que durant l’expérience #3, les conditions élevées en température ont favorisé la production brute déterminée par la méthode de marquage 18O. Des biomarqueurs spécifiques, les acides gras des lipides polaires, utilisés de façon combinée avec du marquage au 13C a permis la détermination des productions primaires par groupe. Ceci a confirmé que l’acidification de l’océan seule n’a pas particuliérement favorisé un groupe phytoplanctonique par rapport à un autre dans nos conditions expérimentales.Basé sur nos résultats et sur une revue de littérature, il apparait que la plupart des expériences (57 % des études) réalisées jusqu’à maintenant n’ont pas montré d’influence notoire de l’acidification de l’océan seule sur les communautés planctoniques, alors que le réchauffement de l’océan semble avoir plus d’effet sur la composition et la production planctonique. De plus, la biomasse dans les écosystèmes dominés par des petites espèces de phytoplancton semble être insensible à l’augmentation de CO2. A l’heure actuelle, il est impossible, basé sur ces résultats, de fournir un concept général de l’effet de l’acidification de l’océan sur les communautés planctoniques. Cependant il semble que l’acidification n’augmentera pas la biomasse et la production primaire pour la majorité des communautés<br>Plankton plays a key role in the global carbon cycle. It is therefore important to projectthe evolution of plankton community structure and function in a future high-CO2 world.Several experimental results reported at the community level have shown increased rates ofprimary production as a function of increasing pCO2 and few multi-driver experiments havebeen performed. However, the great majority of these experiments have been performedunder high natural or nutrient-enriched conditions and very few data are available in areaswith naturally low levels of nutrient and chlorophyll i.e. oligotrophic areas such as theMediterranean Sea, although they represent a large and expanding part of the ocean surface.Several approaches have been used during this thesis to investigate the effects ofocean warming and acidification on plankton communities in the NW Mediterranean Sea.One approach, restricted to the investigation of ocean acidification effects alone, was the useof mesocosms. In the Bay of Calvi (experiment #1; summer 2012 during 22 days), thecommunity was very efficient in recycling nutrients and showed important regeneratedproduction while in the Bay of Villefranche (experiment #2; winter/spring 2013 during 11days) the community was characterized by a more autotrophic state and larger newproduction. A third experiment was set-up to investigate the combined effects of oceanacidification and warming in small containers in the Bay of Villefranche (experiment #3;March 2012; post-bloom conditions).All experiments were conducted under low nutrient conditions with communitiesdominated by small species (e.g. haptophytes, cyanobacteria, chlorophytes). During the thirdexperiment, biomass of populations decreased throughout the experiment (12 days), exceptcyanobacteria (mostly Synechococcus spp.) that significantly increased during that period.This increase was even more pronounced under elevated temperature, albeit the combinationwith elevated pCO2 tended to limit this effect. For the three experiments, ocean acidificationalone had no effect on any of the metabolic processes, irrespective of the methods used (O2-LD, as well as 18O, 13C and 14C labelling) while during the multi-driver experiment #3, oceanwarming led to enhanced gross primary production as measured by the 18O labellingtechnique. Specific biomarkers, polar lipid fatty acids, were used in combination with 13Clabelling to assess group primary production rates. This confirmed that ocean acidificationalone did not favour any phytoplankton group under our experimental conditions.Based on our findings and on an extensive literature review, it appears that most (57%) of the experiments performed to date have shown no effect of ocean acidification alonewhile ocean warming seem to have an effect on plankton composition and production.Furthermore, plankton biomass in ecosystems dominated by small phytoplankton speciesappears insensitive to elevated CO2. It remains, for the moment, impossible based on thesefindings to provide a general concept on the effect of ocean acidification on planktoncommunities. However, it appears that ocean acidification will likely not lead to increasedbiomass and primary production rates for most communities, as it was previously anticipated.Furthermore, although warming will likely lead to increased primary production, it appearsthat small species with a low capacity for export will be favoured. If this proves to be awidespread response, plankton will not help mitigating atmospheric CO2 increase through anenhancement of the biological pump

Le plancton a un rôle crucial dans le cycle du carbone. Il est donc primordial de projeter son évolution dans le contexte de changement climatique. Une partie des résultats rapportés au niveau des communautés planctoniques montrent une stimulation de la production primaire avec l’augmentation de concentration en CO2 et très peu d’expériences combinant plusieurs facteurs ont été faites. Qui plus est, les expériences ont été réalisées majoritairement dans des conditions naturellement élevées ou enrichies en sels nutritifs et très peu de données existent dans les zones naturellement pauvres en nutriments et chlorophylle a, c’est à dire dans les zones oligotrophes telles que la mer Méditerranée, bien que ces régions représentent une surface importante et en expansion de la surface de l’océan. Plusieurs approches ont été utilisées au cours de cette thèse pour étudier les effets du réchauffement et de l’acidification de l’océan sur des communautés planctoniques dans le NO de la Méditerranée. Une des approches, restreinte à l’effet de l’acidification seule, a été l’utilisation de mesocosmes. En Baie de Calvi (expérience #1; été 2012 sur 22 jours) la communauté étudiée présentait un efficace processus de recyclage des sels nutritifs ainsi qu’une production régénérée importante alors que dans le Baie de Villefranche (expérience #2; hiver/printemps 2013 durant 11 jours) la communauté était caractérisée plutôt par un système autotrophe et par une production nouvelle dominante. Une troisième expérience a été réalisée pour étudier les effets synergétiques de l’acidification et du réchauffement de l’océan (expérience #3; March 2012; post-bloom). Toutes les expériences ont ainsi été menées dans des conditions de faibles concentrations en sels nutritifs avec des communautés dominées par des petites espèces phytoplanctoniques telles que des haptophytes, cynaobacteries et chlorophytes. Lors de l’expérience #3, toutes les populations ont décliné au cours de l’expérience (12 jours) à l’exception des cyanobactéries (principalement Synechococcus spp.) qui ont significativement augmenté durant cette période. Cette augmentation était d’autant plus prononcée dans les conditions de température plus élevée, bien que l’augmentation concomitante de CO2 ai eu tendance à limiter cet effet. Pour les trois expériences, l’acidification de l’océan seule n’a pas montré d’effet sur les taux métaboliques quelque soit la méthode utilisée (O2-LD, marquage au 18O, 13C et 14C) alors que durant l’expérience #3, les conditions élevées en température ont favorisé la production brute déterminée par la méthode de marquage 18O. Des biomarqueurs spécifiques, les acides gras des lipides polaires, utilisés de façon combinée avec du marquage au 13C a permis la détermination des productions primaires par groupe. Ceci a confirmé que l’acidification de l’océan seule n’a pas particuliérement favorisé un groupe phytoplanctonique par rapport à un autre dans nos conditions expérimentales.Basé sur nos résultats et sur une revue de littérature, il apparait que la plupart des expériences (57 % des études) réalisées jusqu’à maintenant n’ont pas montré d’influence notoire de l’acidification de l’océan seule sur les communautés planctoniques, alors que le réchauffement de l’océan semble avoir plus d’effet sur la composition et la production planctonique. De plus, la biomasse dans les écosystèmes dominés par des petites espèces de phytoplancton semble être insensible à l’augmentation de CO2. A l’heure actuelle, il est impossible, basé sur ces résultats, de fournir un concept général de l’effet de l’acidification de l’océan sur les communautés planctoniques. Cependant il semble que l’acidification n’augmentera pas la biomasse et la production primaire pour la majorité des communautés<br>Plankton plays a key role in the global carbon cycle. It is therefore important to projectthe evolution of plankton community structure and function in a future high-CO2 world.Several experimental results reported at the community level have shown increased rates ofprimary production as a function of increasing pCO2 and few multi-driver experiments havebeen performed. However, the great majority of these experiments have been performedunder high natural or nutrient-enriched conditions and very few data are available in areaswith naturally low levels of nutrient and chlorophyll i.e. oligotrophic areas such as theMediterranean Sea, although they represent a large and expanding part of the ocean surface.Several approaches have been used during this thesis to investigate the effects ofocean warming and acidification on plankton communities in the NW Mediterranean Sea.One approach, restricted to the investigation of ocean acidification effects alone, was the useof mesocosms. In the Bay of Calvi (experiment #1; summer 2012 during 22 days), thecommunity was very efficient in recycling nutrients and showed important regeneratedproduction while in the Bay of Villefranche (experiment #2; winter/spring 2013 during 11days) the community was characterized by a more autotrophic state and larger newproduction. A third experiment was set-up to investigate the combined effects of oceanacidification and warming in small containers in the Bay of Villefranche (experiment #3;March 2012; post-bloom conditions).All experiments were conducted under low nutrient conditions with communitiesdominated by small species (e.g. haptophytes, cyanobacteria, chlorophytes). During the thirdexperiment, biomass of populations decreased throughout the experiment (12 days), exceptcyanobacteria (mostly Synechococcus spp.) that significantly increased during that period.This increase was even more pronounced under elevated temperature, albeit the combinationwith elevated pCO2 tended to limit this effect. For the three experiments, ocean acidificationalone had no effect on any of the metabolic processes, irrespective of the methods used (O2-LD, as well as 18O, 13C and 14C labelling) while during the multi-driver experiment #3, oceanwarming led to enhanced gross primary production as measured by the 18O labellingtechnique. Specific biomarkers, polar lipid fatty acids, were used in combination with 13Clabelling to assess group primary production rates. This confirmed that ocean acidificationalone did not favour any phytoplankton group under our experimental conditions.Based on our findings and on an extensive literature review, it appears that most (57%) of the experiments performed to date have shown no effect of ocean acidification alonewhile ocean warming seem to have an effect on plankton composition and production.Furthermore, plankton biomass in ecosystems dominated by small phytoplankton speciesappears insensitive to elevated CO2. It remains, for the moment, impossible based on thesefindings to provide a general concept on the effect of ocean acidification on planktoncommunities. However, it appears that ocean acidification will likely not lead to increasedbiomass and primary production rates for most communities, as it was previously anticipated.Furthermore, although warming will likely lead to increased primary production, it appearsthat small species with a low capacity for export will be favoured. If this proves to be awidespread response, plankton will not help mitigating atmospheric CO2 increase through anenhancement of the biological pump

Le plancton constitue l’essentiel de la biomasse pélagique et est un acteur majeur des cycles biogéochimiques globaux qui régulent le système Terre. Il comprend l'ensemble des organismes portés par les courants, des bactéries aux méduses géantes. La communauté n'est que très rarement étudiée dans son ensemble mais plutôt par fraction. L’expédition Tara Oceans constitue le premier effort de collecte simultané de toutes les classes de taille de plancton à l’échelle de l’océan global. Pour démontrer la faisabilité de cette approche à grande échelle, des échantillons hebdomadaires de plancton, depuis les bactéries jusqu’au macroplancton gélatineux, ont d’abord été analysés en combinant plusieurs instruments d’imagerie sur une période de 10 mois, en un site de référence (point B) dans la rade de Villefranche sur mer. L’imagerie nous a permis de comparer 1) l’information fonctionnelle définie comme l’agrégation de taxons en 18 Groupes Ecologiques de Plancton (GEP), et 2) la structure en taille des communautés échantillonnées sur un intervalle de taille de 6 ordres de grandeur (0.1 µm à 10000 µm). La communauté planctonique au point B évolue en une succession écologique complexe impliquant tous les groupes planctoniques, depuis les bactéries jusqu’aux prédateurs gélatineux du macroplancton. Des évènements impulsifs, tels que des coups de vent, déclenchent des réorganisations de la communauté par un jeu d’interactions entre des contrôles « bottom-up » et « top-down ». Toutefois, le biovolume planctonique total ne varie que d’un seul ordre de grandeur au cours de la période échantillonnée. De même, la structure en taille des communautés planctoniques totales ne varie pas significativement au cours du temps. La stabilité du biovolume total et de la structure en taille suggère que des mécanismes structurant et de compensation forts maintiennent les communautés planctoniques dans un intervalle de biomasse restreint. Le couplage entre données de taille et de taxonomie révèle une réorganisation du réseau trophique entre l’été et l’hiver. En hiver, Le réseau trophique microplancton-zooplancton est dominé par la fonction de broutage. En été, le réseau trophique microplancton-zooplancton est dominé par la fonction de prédation (chaetognathes et gélatineux carnivores). En été, ce réseau trophique s’organise en deux chaines trophiques parallèles et distinctes discriminées par des relations de taille entre proies et prédateurs. Cette réorganisation souligne le rôle clef du zooplancton et de la prédation dans la structuration des communautés planctoniques. Parallèlement à cette analyse temporelle en un point fixe, nous avons montré l’existence de types caractéristiques de communautés zooplanctoniques, associés à des conditions environnementales distinctes, à partir des échantillons de l’expédition Tara Oceans, à l’échelle globale. En utilisant la même méthodologie que pour l’analyse de la dynamique temporelle, nous avons identifié trois types de communautés mésozooplanctoniques à l’échelle globale selon le type d’environement: 1) des communautés associées aux environnements productifs (upwellings côtiers et équatoriaux), 2) des communautés associées aux zones de minimum d’oxygène (OMZs, « Oxygen Minimum Zones »), et 3) des communautés associées aux gyres océaniques oligotrophes. Ce travail constitue une première typologie des communautés zooplanctoniques, structurées en taille et GEP, à l’échelle globale. Il sera complété dans le futur par l’intégration de données issus des autres compartiments planctoniques, et de données d’export vertical de matière organique particulaire pour affiner les estimations des relations qui existent entre phytoplancton, zooplancton et flux biogéochimiques<br>Plankton constitutes the bulk of pelagic biomass and plays a major role in the global biogeochemical cycles that regulate the earth system. It encompasses all the organisms that drift with the water masses movements, from bacteria to giant medusae. Studies of the entire community are scarce, and plankton has been traditionally studied by fractions. The Tara Oceans expedition is the first attempt to simultaneously collect plankton in every size classes at the global scale. To demonstrate the feasibility of this approach, samples of plankton from bacteria to gelatinous macroplankton were collected weekly over ten months at a reference site (point B), in Villefranche Bay, northwestern Mediterranean, and analyzed using imaging techniques. Imaging enabled us to compare 1) the functional taxonomic information as derived from the analysis of 18 Plankton Ecological Groups (PEGs), and 2) the size structure of the same planktonic community over 6 orders of magnitude in size. The plankton dynamics at point B are driven by a complex succession process involving all plankton groups, from bacteria to macroplanktonic gelatinous predators. Environmental impulsive events such as wind events trigger sharp community level reorganizations via interplay of bottom-up controls followed by top-down controls. However, the total biovolume of the planktonic community varies within only one order of magnitude over the period studied. In addition, the size structure of the entire community does not vary significantly over time. The total biovolume and size structure stability suggest that strong and compensative mechanisms drive community dynamics within a narrow range of biomass variation. The use of both taxonomic and size structured data reveals a reorganization of the food web between winter and summer. In winter and spring the microplanktoniczooplanktonic food web is shaped by the grazing function. In summer, it is shaped by the predation function (chaetognaths and gelatinous predators). In summer, the food web self organizes in two distinct food chains discriminated by size relations between predators and preys. This reorganization underlines the key role of zooplankton and predation in structuring planktonic communities. In parallel to this temporal dynamics study, we used the Tara Oceans expedition samples to study the global scale distribution of mesozooplankton. We showed that characteristic mesozooplanktonic communities were associated with distinct environmental conditions, at the global scale. Using a similar methodology as for the temporal study we found that three different mesozooplanktonic communities were associated with 1) productive environments (e.g. upwellings), 2) Oxygen Minimum Zones, and 3) Oligotrophic oceanic gyres. This work is the first typology of mesozooplanktonic communities at the global scale. It will be further developed in the future by the integration of other planktonic compartments and particulate organic matter fluxes data, to improve our knowledge on the relations between phytoplankton, zooplankton and particulate organic matter fluxes

Le plancton constitue l’essentiel de la biomasse pélagique et est un acteur majeur des cycles biogéochimiques globaux qui régulent le système Terre. Il comprend l'ensemble des organismes portés par les courants, des bactéries aux méduses géantes. La communauté n'est que très rarement étudiée dans son ensemble mais plutôt par fraction. L’expédition Tara Oceans constitue le premier effort de collecte simultané de toutes les classes de taille de plancton à l’échelle de l’océan global. Pour démontrer la faisabilité de cette approche à grande échelle, des échantillons hebdomadaires de plancton, depuis les bactéries jusqu’au macroplancton gélatineux, ont d’abord été analysés en combinant plusieurs instruments d’imagerie sur une période de 10 mois, en un site de référence (point B) dans la rade de Villefranche sur mer. L’imagerie nous a permis de comparer 1) l’information fonctionnelle définie comme l’agrégation de taxons en 18 Groupes Ecologiques de Plancton (GEP), et 2) la structure en taille des communautés échantillonnées sur un intervalle de taille de 6 ordres de grandeur (0.1 µm à 10000 µm). La communauté planctonique au point B évolue en une succession écologique complexe impliquant tous les groupes planctoniques, depuis les bactéries jusqu’aux prédateurs gélatineux du macroplancton. Des évènements impulsifs, tels que des coups de vent, déclenchent des réorganisations de la communauté par un jeu d’interactions entre des contrôles « bottom-up » et « top-down ». Toutefois, le biovolume planctonique total ne varie que d’un seul ordre de grandeur au cours de la période échantillonnée. De même, la structure en taille des communautés planctoniques totales ne varie pas significativement au cours du temps. La stabilité du biovolume total et de la structure en taille suggère que des mécanismes structurant et de compensation forts maintiennent les communautés planctoniques dans un intervalle de biomasse restreint. Le couplage entre données de taille et de taxonomie révèle une réorganisation du réseau trophique entre l’été et l’hiver. En hiver, Le réseau trophique microplancton-zooplancton est dominé par la fonction de broutage. En été, le réseau trophique microplancton-zooplancton est dominé par la fonction de prédation (chaetognathes et gélatineux carnivores). En été, ce réseau trophique s’organise en deux chaines trophiques parallèles et distinctes discriminées par des relations de taille entre proies et prédateurs. Cette réorganisation souligne le rôle clef du zooplancton et de la prédation dans la structuration des communautés planctoniques. Parallèlement à cette analyse temporelle en un point fixe, nous avons montré l’existence de types caractéristiques de communautés zooplanctoniques, associés à des conditions environnementales distinctes, à partir des échantillons de l’expédition Tara Oceans, à l’échelle globale. En utilisant la même méthodologie que pour l’analyse de la dynamique temporelle, nous avons identifié trois types de communautés mésozooplanctoniques à l’échelle globale selon le type d’environement: 1) des communautés associées aux environnements productifs (upwellings côtiers et équatoriaux), 2) des communautés associées aux zones de minimum d’oxygène (OMZs, « Oxygen Minimum Zones »), et 3) des communautés associées aux gyres océaniques oligotrophes. Ce travail constitue une première typologie des communautés zooplanctoniques, structurées en taille et GEP, à l’échelle globale. Il sera complété dans le futur par l’intégration de données issus des autres compartiments planctoniques, et de données d’export vertical de matière organique particulaire pour affiner les estimations des relations qui existent entre phytoplancton, zooplancton et flux biogéochimiques<br>Plankton constitutes the bulk of pelagic biomass and plays a major role in the global biogeochemical cycles that regulate the earth system. It encompasses all the organisms that drift with the water masses movements, from bacteria to giant medusae. Studies of the entire community are scarce, and plankton has been traditionally studied by fractions. The Tara Oceans expedition is the first attempt to simultaneously collect plankton in every size classes at the global scale. To demonstrate the feasibility of this approach, samples of plankton from bacteria to gelatinous macroplankton were collected weekly over ten months at a reference site (point B), in Villefranche Bay, northwestern Mediterranean, and analyzed using imaging techniques. Imaging enabled us to compare 1) the functional taxonomic information as derived from the analysis of 18 Plankton Ecological Groups (PEGs), and 2) the size structure of the same planktonic community over 6 orders of magnitude in size. The plankton dynamics at point B are driven by a complex succession process involving all plankton groups, from bacteria to macroplanktonic gelatinous predators. Environmental impulsive events such as wind events trigger sharp community level reorganizations via interplay of bottom-up controls followed by top-down controls. However, the total biovolume of the planktonic community varies within only one order of magnitude over the period studied. In addition, the size structure of the entire community does not vary significantly over time. The total biovolume and size structure stability suggest that strong and compensative mechanisms drive community dynamics within a narrow range of biomass variation. The use of both taxonomic and size structured data reveals a reorganization of the food web between winter and summer. In winter and spring the microplanktoniczooplanktonic food web is shaped by the grazing function. In summer, it is shaped by the predation function (chaetognaths and gelatinous predators). In summer, the food web self organizes in two distinct food chains discriminated by size relations between predators and preys. This reorganization underlines the key role of zooplankton and predation in structuring planktonic communities. In parallel to this temporal dynamics study, we used the Tara Oceans expedition samples to study the global scale distribution of mesozooplankton. We showed that characteristic mesozooplanktonic communities were associated with distinct environmental conditions, at the global scale. Using a similar methodology as for the temporal study we found that three different mesozooplanktonic communities were associated with 1) productive environments (e.g. upwellings), 2) Oxygen Minimum Zones, and 3) Oligotrophic oceanic gyres. This work is the first typology of mesozooplanktonic communities at the global scale. It will be further developed in the future by the integration of other planktonic compartments and particulate organic matter fluxes data, to improve our knowledge on the relations between phytoplankton, zooplankton and particulate organic matter fluxes

L’Océan Arctique est l’un des environnements où l’on retrouve les plus fortes variations saisonnières au monde. L’un des outils utilisés pour représenter et comprendre de tels environnements variables sont les modèles biogéochimiques. Néanmoins, ces modèles n’ont qu’une représentation sommaire des espèces métazoaires, telles que les copépodes, qui représentent pourtant jusqu’à 80% de la biomasse totale du zooplancton arctique. De plus, les espèces de copépodes composant la majorité de cette biomasse ont développé un mécanisme leur permettant de bénéficier au maximum de la production primaire concentrée l’été en Arctique, la diapause. Ce mécanisme a été documenté comme ayant un impact direct sur la phénologie des autres espèces de la communauté planctonique, ainsi que sur la biogéochimie de leur environnement. Ce projet de recherche vise à combler le manque de représentation de ce trait en l’incluant au sein d’un modèle biogéochimique dans le contexte particulier de l’Arctique représenté par des données environnementales prélevées dans le Gulf d’Amundsen. Nos résultats démontrent que sans le trait de la diapause, le modèle ne permettait pas la survie d’espèces de métazoaires. Grâce à l’utilisation de relations allométriques ainsi qu’au mécanisme de sélection naturel présent dans le modèle utilisé, nous observons qu’une seule espèce de métazoaire peut présenter une dynamique de diapause comparable à celles retrouvées dans la zone d’étude. Nous discutons ensuite de l’importance que ce trait peut avoir sur la phénologie des espèces planctoniques en raison de cascades impliquant des chaines trophiques courtes. Finalement, l’ajout d’une migration saisonnière dans le modèle actuel permettra à de futurs projets de recherches d’étudier les deux mécanismes biogoéchimiques liés à la diapause que sont la pompe à lipide ainsi que le « court-circuit lipidique » (lipid shunt).

Les techniques de restauration des lacs et réservoirs tempérés eutrophisés par manipulations des réseaux trophiques ont pris leur essor depuis une quinzaine d'années environ. Notre étude teste une approche nouvelle des biomanipulations : l'introduction de poissons filtreurs omnivores capables de consommer le phytoplancton de grande taille, en particulier les Cyanobactéries. Afin de quantifier l'importance relative des mécanismes intervenant dans ce type de manipulations tout en contrôlant une partie des variables, nous avons choisi de réaliser sur la retenue eutrophe de Villerest (France), quatre séries expérimentales en mésocosmes testant un gradient de biomasse de carpes argentées (0 à 36 g. M-3) et les interactions entre carpes et gardons. Nos objectifs étaient de résoudre trois questions essentielles : (1) l'impact de la carpe argentée sur le macrozooplancton herbivore ainsi que les conséquences indésirables liées à l'élimination de ces espèces (développement du nanophytoplancton) ; (2) l'efficacité de ce poisson à réguler le développement des fleurs d'eau à Cyanobactéries ; (3) les possibles interactions entre la carpe argentée et un autre type de planctonophage. Nos résultats démontrent l'importance de la biomasse en carpe argentée et de la structure du réseau trophique aquatique sur les impacts directs (prédation sur le zooplancton, broutage du phytoplancton de grande taille) et indirects (développement du nanoplancton, réduction de la transparence). Nos expérimentations suggèrent l'existence d'un seuil de biomasse en carpe argentée au dessus duquel le macrozooplancton herbivore est éliminé (dans le cas du réservoir de Villerest : 8 g. M-3 soit environ 175 kg. Ha-1). Nous mettons également en évidence l'existence d'interactions entre les deux types de planctonophages carpes et gardons. La majorité de ces interactions sont synergiques, en particulier sur la réduction des Cladocères de grande taille, la transparence. Nos conclusions incitent à la réalisation d'expériences complémentaires, en enclos in situ, utilisant des biomasses faibles de carpes argentées et permettant l'existence d'un refuge pour le maintien du macrozooplancton

L'étude de l'écologie des bactéries, du phytoplancton et du zooplancton est d'intérêt majeur puisque ces organismes constituent la base du réseau trophique. En milieux côtiers, ces communautés planctoniques sont soumises à des apports anthropiques susceptibles de modifier leur écologie. C'est dans cette problématique que se situe ce travail de thèse. Un suivi annuel (avec un pas d'échantillonnage bimensuel) ainsi que nycthéméral, des bactéries, du phytoplancton et du zooplancton a été effectué dans deux écosystèmes différemment influencés par les apports anthropiques, la Petite Rade et la Grande Rade de Toulon (France, Méditerranée occidentale). Durant le cycle annuel, les concentrations de cuivre, plomb et cadmium ont également été dosées dans l'eau, la matière particulaire en suspension, les bactéries, le phytoplancton et le zooplancton. Il en a résulté que l'écologie planctonique était principalement influencée par les facteurs météorologiques, les deux rades démontrant une écologie différente du fait de leur géomorphologie. La Petite Rade a notamment mis en évidence une densité planctonique supérieure et une diversité inférieure à celles de la Grande Rade. Concernant les métaux, l'étude in situ a permis de mettre en évidence des concentrations métalliques plus importantes dans la Petite Rade que dans la Grande Rade, quel que soit le compartiment étudié. Il a été également montré que certains facteurs tels que la densité, la composition taxonomique et le milieu dans lequel évoluent les communautés planctoniques, avaient une influence sur l'évolution des concentrations métalliques dans les communautés planctoniques. Les bactéries et le phytoplancton ont démontré des capacités d'accumulation des métaux, en particulier pour le cuivre et le plomb, très importantes. En revanche, le zooplancton semble constituer une rupture dans la bioaccumulation des métaux dans le réseau trophique. Enfin, le rôle prépondérant de la matière particulaire en suspension dans le piégeage des métaux a été confirmé, démontrant de ce fait la nécessité de travailler sur des échantillons planctoniques purs pour avoir une bonne estimation des concentrations métalliques dans les différents compartiments planctoniques

Le diméthylsulfure (DMS) est un gaz soufré qui exerce un effet refroidissant sur le climat en dispersant les radiations solaires et en contribuant à la formation de nuages dans l’atmosphère. Le DMS provient de la dégradation du diméthylsulfoniopropionate (DMSP), un composé synthétisé par plusieurs espèces de phytoplancton dans les océans. Une part de la production océanique de DMS résulte de la conversion directe du DMSP en DMS par certaines espèces de phytoplancton alors qu’une autre part provient d’une voie de transformation indirecte, via la libération du DMSP phytoplanctonique dans le milieu ambiant puis sa conversion en DMS par le bactérioplancton. En moyenne, près de 10 % du DMSP consommé par le bactérioplancton est converti en DMS, le reste étant assimilé. Quoique la répartition mondiale du DMS océanique soit relativement bien établie, les mécanismes qui régissent la production du DMS par le plancton marin sont complexes et demeurent méconnus. Dans cette thèse, les variations journalières et saisonnières de la production biologique de DMS et des facteurs environnementaux qui la régulent ont été étudiées en relation avec le développement des floraisons phytoplanctoniques dans plusieurs provinces biogéochimiques de l’Atlantique nord-ouest (NO) et du Pacifique NO. Une première étude saisonnière dans l’Atlantique NO révèle une nette distinction entre les facteurs qui influencent la répartition du DMS et de son précurseur le DMSP. Les concentrations de DMSP particulaire (DMSPp) sont fortement corrélées à l’abondance de groupes phytoplanctoniques à forte teneur en DMSPp tels que les dinoflagellés et les prymnésiophycés. La dynamique microbienne du DMSP dissous (DMSPd), c’est-à-dire sa consommation et sa conversion en DMS par les bactéries, est quant à elle affectée par la disponibilité du substrat. À cet égard, la contribution relative du bactérioplancton à la production biologique nette de DMS varie fortement au cours des saisons, de 4 à 100 % selon les stations étudiées. Toutefois, à plusieurs stations, et particulièrement aux stations exhibant de forts taux de production de DMS, une part importante (jusqu’à 96 %) de la production de DMS résulte de processus qui ne sont pas reliés aux bactéries. Cela suggère que la contribution relative du phytoplancton à la production directe de DMS est élevée à ces stations. De plus, nos résultats suggèrent qu’aux échelles latitudinale et saisonnière étudiées, les concentrations de DMS dans la couche de mélange de surface (CMS) sont fortement corrélées à des forçages environnementaux, et plus particulièrement aux doses de radiations solaires atteignant le réseau planctonique. Une deuxième étude ciblée sur le devenir du DMSP lors du déclin de la floraison printanière de diatomées dans l’Atlantique NO montre qu’en dépit de l’importante biomasse phytoplanctonique, les taux de production de DMS dans la CMS peuvent demeurer relativement faibles au cours de cette période, le DMSP étant principalement utilisé en tant que source de soufre par le bactérioplancton en croissance. Une troisième étude ciblée sur le devenir du DMSP lors d’une floraison induite par l’ajout de fer dans le Pacifique NO a révélé que l’addition de fer dans cette région peut mener à une diminution de la conversion bactérienne du DMSPd en DMS dans la CMS. Au cours de la floraison induite par le fer, l’augmentation des besoins en soufre du bactérioplancton a conduit à une augmentation de l’assimilation du DMSPd par les bactéries. Ce résultat suggère que l’ajout de fer dans les eaux de surface du Pacifique NO peut mener à une diminution de la production marine de DMS et de sa ventilation vers l’atmosphère. L’ensemble des résultats présentés met en évidence l’importance du couplage entre la structure et la dynamique de la communauté planctonique, la production et la composition de la matière organique dissoute, qui inclut le DMSPd, et les forçages environnementaux dans le cycle du DMS à différentes échelles temporelles.<br>Dimethylsulfide (DMS) is a sulfur-containing gas that exerts a cooling effect on climate by dispersing solar radiation and contributing to cloud formation in the atmosphere. DMS stems from the degradation of dimethylsulfoniopropionate (DMSP), a compound synthesized by many phytoplankton species in the oceans. A fraction of the oceanic production of DMS results from the direct conversion of DMSP into DMS by certain phytoplankton species and another fraction results from an indirect transformation pathway, via the release of phytoplanktonic DMSP into the water column and its conversion into DMS by the bacterial community. On average, close to 10 % of the DMSP consumed by bacteria is converted into DMS, the rest being assimilated. While the global distribution of oceanic DMS is relatively well established, significant gaps still remain in our understanding of the mechanisms that regulate its production within the marine food web. In this study, the daily and seasonal variations of the production of DMS and the environmental factors that participate in its regulation have been studied in relation to the development of phytoplankton blooms in many biogeochemical provinces of the northwest (NW) Atlantic and the NW Pacific Ocean. A first seasonal study in the NW Atlantic reveals a striking difference in the factors that influence the distribution of DMS and its precursor DMSP. Concentrations of particulate DMSP (DMSPp) are highly correlated with the abundance of DMSPp-rich phytoplankton groups such as dinoflagellates and prymnesiophytes. The microbial dynamics of dissolved DMSP (DMSPd), that is its consumption and conversion into DMS by bacteria, are affected by the availability of the substrate. Furthermore, the relative contribution of bacteria to total net DMS production varies greatly among seasons, from 4 to 100 % at different stations. However, at many stations and particularly at those exhibiting high production rates of DMS, a large fraction (as much as 96 %) of the production of DMS results from non-bacterial processes. This suggests that the relative contribution of phytoplankton to the direct conversion of DMSP into DMS is high at these stations. Finally, results from this study suggest that on the latitudinal and seasonal scales considered, concentrations of DMS are highly correlated with environmental forcings, and particularly with doses of solar radiation reaching the planktonic food web. A second study specifically aimed at investigating the fate of DMSP during the decline of the spring diatom bloom in the NW Atlantic shows that despite the important phytoplankton biomass, production rates of DMS remained relatively low during the decline of the phytoplankton bloom in the SML because DMSP was principally utilized as a source of sulfur by the developing bacterial community. A third study focused on the fate of DMSP during an iron-induced bloom in the NW Pacific reveals that the addition of iron in this region resulted in a reduction of the bacterial conversion of DMSPd into DMS within the SML. During the iron-induced bloom, the increase in sulfur demand by the bacterial community lead to an increase in the proportion of consumed DMSPd being assimilated as a sulfur source. This result suggests that the addition of iron in the NW Pacific may diminish the oceanic production of DMS and its ventilation to the atmosphere. Overall, the results presented shed light on the importance of the coupling between the structure and dynamics of the plankton community, the production and composition of dissolved organic matter, which includes DMSPd, and environmental forcing in the cycling of DMS at different temporal scales.

Les émissions anthropiques de dioxyde de carbone (CO2) ont augmenté depuis la révolution industrielle, entraînant des modifications dans les teneurs atmosphériques en CO2 et un accroissement de la pression partielle de CO2 (pCO2) océanique. L’absorption du CO2 par les océans a entraîné une baisse du pH des eaux de surface, correspondant à une augmentation de l’acidité d’environ 30 % par rapport aux valeurs préindustrielles. D’autre part, l’accumulation de CO2 anthropique dans l'atmosphère a également induit un réchauffement des eaux de surface depuis le milieu du 20e siècle. Le devenir des communautés planctoniques face à ces altérations actuelles et futures de leur environnement demeure incertain. On ignore également comment l’acidification et le réchauffement affecteront la production du diméthylsulfure (DMS), un gaz sulfuré d’origine planctonique impliqué dans la régulation du climat. Le but de cette thèse est de déterminer l’impact d’une augmentation de la pCO2 sur le développement des floraisons phytoplanctoniques de l'estuaire maritime du Saint-Laurent (EMSL) et la production de DMS, ainsi que d’évaluer dans quelle mesure le réchauffement des eaux de surface modulera l’effet de l’acidification. Deux grandes expériences ont été menées au cours de la thèse. Une première expérience en microcosmes (~20 L) a été conduite à l’été 2013 afin d’étudier les effets de la pCO2 sur la floraison printanière des diatomées dans L’EMSL, en portant une attention particulière aux processus microbiens régissant la production de DMS. Une seconde expérience de type multifactorielle en mésocosmes (~2600 L) a été conduite à l’automne 2014 afin de déterminer l’impact combiné de l’augmentation de la pCO2 et du réchauffement sur le développement de la floraison automnale de l’EMSL et la production du DMS. Les résultats de l’expérience en microcosmes montrent que les communautés phytoplanctoniques responsables de la floraison printanière dans l’EMSL sont résistantes à des augmentations de la pCO2 supérieures aux valeurs attendues pour 2100. Cette résistance reflète vraisemblablement leur adaptation au milieu estuarien, environnement connu pour ses variations de pCO2 importantes et rapides. Cette première expérience a également mis en évidence une diminution de 15 et de 40 % des concentrations moyennes de DMS chez les communautés respectivement soumises à des pCO2 de 1850 μatm et 2700 μatm par rapport au contrôle (~775 μatm). Des incubations menées en parallèle ont permis de montrer, au moyen de 35S-DMSPd, que l’effet négatif de l’acidification sur le DMS résultait en grande partie d’une diminution de l’efficacité de conversion du DMSP en DMS par les bactéries. La deuxième expérience a également mis en évidence une forte résistance de la diatomée Skeletonema costatum à une large gamme de pH (~8.0–7.2) et de pCO2 (~90–3000 μatm). Lors de cette étude, un réchauffement des eaux de 5 °C a accéléré le développement et le déclin de la floraison, mais n’a pas eu d’effet sur la production primaire intégrée pendant l’expérience. À l’instar de l’expérience en microcosmes, l’augmentation de la pCO2 a provoqué une diminution des concentrations moyennes de DMS de ~66 % dans les mésocosmes les plus acidifiés par rapport aux traitements les moins acidifiés à température in situ (10 °C). L’effet négatif d’une augmentation de la pCO2 sur la production nette de DMS pourrait cependant être annulé par le réchauffement des eaux de surface. En effet, mes résultats révèlent que la production nette de DMS était plus élevée à 15 °C par rapport à 10 °C et ce à toutes les pCO2 testées. Ces résultats inédits suggèrent que le réchauffement attendu des eaux de surface pourrait contrer en partie l’effet négatif de l’acidification sur la production nette de DMS dans l’EMSL et possiblement dans l’océan mondial.<br>Anthropogenic carbon dioxide (CO2) emissions have increased since the industrial revolution, leading to modifications in atmospheric CO2 content and an increase in oceanic CO2 partial pressures (pCO2). The uptake of CO2 by the oceans has resulted in a lowering of surface water pH, corresponding to an increase in the acidity of the oceans by ~30 % compared with pre-industrial times. Furthermore, climate change resulting from the accumulation of anthropogenic CO2 in the atmosphere is responsible for the observed warming of sea surface temperatures since the mid 20th century. The fate of planktonic communities in the face of these changes in the marine environment over the next century remains uncertain. Even less understood are the possible interactions of acidification and warming on the production of dimethylsulfide (DMS), a sulfur-containing gas produced by planktonic communities and involved in climate regulation. The aim of this thesis is to determine the impact of heightened pCO2 on the development of the phytoplanktonic blooms in the Lower St. Lawrence Estuary (LSLE), and their production of DMS, as well as to evaluate how concomitant warming could modulate the effects of acidification. Two intricate experiments were carried out during this study. First, a microcosm experiment (~20 L) was conducted in the summer of 2013 to assess the effects of pCO2 on the development of the LSLE spring diatom bloom, paying special attention to the microbial processes governing the production of DMS. Second, a multifactorial mesocosm experiment (~2600 L) was carried out in the fall of 2014 to investigate the combined effects of pCO2 and temperature on the development of the fall bloom in the LSLE and the production of DMS. Results from our microcosm experiment show that the blooming phytoplankton community of the LSLE during spring is resistant to pCO2 increases superior to the expected values for 2100. This resistance likely reflects its adaptation to the estuarine setting, an environment known for rapid and intense fluctuations of pCO2. This first experiment has also highlighted a reduction of the average concentrations of DMS by 15 and 40 % in planktonic assemblages respectively subjected to pCO2 of ~1850 μatm and ~2700 μatm compared to the control (~775 μatm). Parallel incubations have shown, using 35S-DMSPd, that the negative effect of acidification on DMS mostly stemmed from a decrease in the conversion efficiency of DMSP to DMS by bacteria. The second experiment has also highlighted a strong resistance of the diatom Skeletonema costatum to a wide range of pH (~8.0–7.2), and corresponding pCO2 (~90–3000 μatm). In this study, a warming of 5 °C accelerated the development and decline of the bloom, but did not affect the integrated primary production over the duration of the experiment. As in the first experiment, heightened pCO2 resulted in a decrease of average concentrations of DMS of ~66 % in the most acidified mesocosms compared to the least acidified mesocosms at in situ temperature (10 °C). However, the negative effect of an increase in pCO2 on the net production of DMS could be mitigated by a warming of surface waters. Indeed, my results reveal that the net production of DMS was higher at 15 °C compared to 10 °C over the whole pCO2 gradient in our mesocosm study. These novel results suggest that warming of surface waters could mitigate, at least partly, the negative effect of acidification on DMS net production in the LSLE and perhaps in the world’s oceans.

Ce memoire rend compte de la pression de predation exercee par le compartiment alevins de gardon (rutilus rutilus, cyprinides) sur le peuplement planctonique de la zone littorale d'un lac eutrophe dimictique (lac d'aydat-puy de dome, france). Les prelevements ont ete realises selon une frequence hebdomadaire, du mois d'avril au mois de septembre 1988, et toutes les 4 heures lors de 3 nycthemeres (ete 1988, printemps et ete 1989), de maniere a determiner le spectre alimentaire, sa composition et ses variations saisonnieres ainsi que le rythme alimentaire journalier des alevins de gardon. Les resultats montrent que la dynamique de l'ensemble des populations planctoniques de la zone littorale est essentiellement regie par la predation exercee par les alevins de gardon. Leur impact a ete mis en evidence par les changements, en fonction de la taille des alevins, de densite et biomasse des peuplements planctoniques, temoignant d'une forte pression de predation vertebree. Les transferts d'energie au sein de l'ecosysteme ont ete determines a l'aide d'un modele de reseau trophique elabore a partir du logiciel ecopath ii; celui-ci prend en consideration la biomasse et la consommation des differents compartiments de l'ecosysteme et permet la quantification et l'analyse des differents flux

L’étude de l’écologie des bactéries, du phytoplancton et du zooplancton est d’intérêt majeur puisque ces organismes constituent la base du réseau trophique. En milieux côtiers, ces communautés planctoniques sont soumises à des apports anthropiques susceptibles de modifier leur écologie. C’est dans cette problématique que se situe ce travail de thèse. Un suivi annuel (avec un pas d’échantillonnage bimensuel) ainsi que nycthéméral, des bactéries, du phytoplancton et du zooplancton a été effectué dans deux écosystèmes différemment influencés par les apports anthropiques, la Petite Rade et la Grande Rade de Toulon (France, Méditerranée occidentale). Durant le cycle annuel, les concentrations de cuivre, plomb et cadmium ont également été dosées dans l’eau, la matière particulaire en suspension, les bactéries, le phytoplancton et le zooplancton. Il en a résulté que l’écologie planctonique était principalement influencée par les facteurs météorologiques, les deux rades démontrant une écologie différente du fait de leur géomorphologie. La Petite Rade a notamment mis en évidence une densité planctonique supérieure et une diversité inférieure à celles de la Grande Rade. Concernant les métaux, l’étude in situ a permis de mettre en évidence des concentrations métalliques plus importantes dans la Petite Rade que dans la Grande Rade, quel que soit le compartiment étudié. Il a été également montré que certains facteurs tels que la densité, la composition taxonomique et le milieu dans lequel évoluent les communautés planctoniques, avaient une influence sur l’évolution des concentrations métalliques dans les communautés planctoniques. Les bactéries et le phytoplancton ont démontré des capacitésd’accumulation des métaux, en particulier pour le cuivre et le plomb, très importantes. En revanche, le zooplancton semble constituer une rupture dans la bioaccumulation des métaux dans le réseau trophique. Enfin, le rôle prépondérant de la matière particulaire en suspension dans le piégeage des métaux a été confirmé, démontrant de ce fait la nécessité de travailler sur des échantillons planctoniques purs pour avoir une bonne estimation des concentrations métalliques dans les différents compartiments planctoniques<br>Ecological studies of bacteria, phytoplankton and zooplankton are of major interest because these organisms constitute the food web basis. In coastal ecosystems, plankton communities are subjected to anthropogenic inputs which could influence their ecology. The framework of this study is plankton ecology and measurments of metal concentrations in different compartments of coastal ecosystems. An annual study (sampling twice a month) and a diel cycle were made in two neighbouring ecosystems differently affected by anthropogenic inputs, Little Bay and Large Bay of Toulon (France, north-west Mediterranean Sea), considering bacteria, phytoplankton and zooplankton communities. During the annual cycle, copper, lead and cadmium concentrations were measured in seawater, suspended particulate matter, bacteria, phytoplankton and zooplankton. Results showed that plankton ecology was principally influenced by meteorological conditions, both bays showing a different functioning because of their geomorphology. Plankton density was higher in Little Bay than in Large Bay, whereas diversity was higher in Large Bay than in Little Bay. Concerning metals, the in situ study showed metal concentrations higher in Little Bay than in Large Bay whatever the compartment studied. Some biological factors as density, taxonomic composition and the place where organisms live, showed an influence on the metal composition of plankton communities. Bacteria and phytoplankton showed great capacities to concentrate metals, in particular for copper and lead. In contrast, zooplankton constituted a break in the metal bioaccumulation along the food web. Finally, the important role of the suspended particulate matter as a metal trap was confirmed, showing the importance of working on pure plankton samples to have a good estimation of metal concentrations in the different plankton compartments

Le Bassin d'Arcachon, lagune côtière macrotidale, supporte une production importante d'organismes à fort intérêt économique. La connaissance de la dynamique du compartiment autotrophe est indispensable pour comprendre le fonctionnement trophique de cet écosystème. Cette étude se propose de répondre aux questions suivantes : (i) quels sont les facteurs environnementaux susceptibles de conditionner la dynamique saisonnière et spatiale du compartiment autotrophe dans la lagune ?, (ii) quel est le rôle des facterus de type bottom-up dans le contrôle de la production primaire planctonique ? et (iii) quelle est l'importance de la production primaire planctonique globale du Bassin d'Arcachon ? Pour cela, un suivi annuel haute-fréquence (pas de temps : 3-4 j) a été mené dans les eaux externes (ENE), influencées par les apports du golfe de Gascogne et les eaux internes (ENI), proches des apports continentaux. Dans l'ensemble de la baie, le cycle saisonnier est marqué par la présence de floraisons précoces de diatomées microplanctoniques (> 20 mu m) s'initiant dès février sous l'influence (i) de fenêtres anticycloniques (augmentation du rayonnement solaire pendant quelques jours consécutifs) et (ii) d' "inocula" provenant des eaux océaniques adjacentes. En été, les expériences d'enrichissements nutritifs de la production primaire montrent une intensification des limitations nutritives de la production primaire, en accord avec la chute des teneurs en nutriments (déficit en azote comparé aux rapports de Redfield). Ces limitations nutritives sont en partie responsables du changement de structure de taille de la communauté phytoplanctonique. En effet, dans les ENE où l'épuisement nutritif est sévère, la classe de taille < 20 mu m domine largement. Par contre, dans les ENI, les plus fortes concentrations nutritives (notamment de Si) soutiennent des floraisons de diatomées microplanctoniques estivales. De ce fait, les ENI se distinguent des ENE par des taux de production primaire nettement plus élevés. Avec une production phytoplanctonique intégrée sur l'année s'élevant à 103 gC. M-2. An-1, le bassin appartient aux systèmes dits "mésotrophes".

Ce travail expérimental en mésocosmes analyse les effets de différents types de poissons planctonophages sur les communautés planctoniques du réservoir de Dakar Bango, lac tropical peu profond utilisé pour l'alimentation en eau potable de Saint Louis, Sénégal. L'expérience en enceintes in situ analyse les effets de différents stades (alevins zooplanctonophages, juvéniles omnivores, adultes herbivores, seuls et combinés) du tilapia du Nil Oreochromis niloticus, lors d'un bloom de cyanobactéries filamenteuses (Anabaena spp. ). Les poissons réduisent fortement la biomasse zooplanctonique, mais ont peu d'effets sur le phytoplancton, quel que soit le type de planctonophage ou sa biomasse. Malgré une bonne croissance, les poissons ne contrôlent pas les cyanobactéries. Dans les lacs méso-eutrophes tropicaux, la zooplanctonophagie des poissons ne cascaderait donc pas jusqu'au phytoplancton lorsque des espèces peu consommables prédominent. Le collapse du bloom serait une conséquence de l'auto-ombrage lié à la densité-dépendance et à la compétition pour les nutriments. L'expérience en bassins hors-sol compare l'importance relative des effets de l'omnivorie des poissons (‘top-down') et de leur excrétion (‘bottom-up') sur la dynamique du phytoplancton. La présence des poissons a peu d'effets, augmentant l'autofluorescence in vivo des cyanobactéries et la biomasse de certaines espèces, mais réduisant la concentration en phosphore. Les effets positifs de l'omnivorie sur les cladocères et les cyanobactéries sont compensés par les effets négatifs de l'excrétion. Ces résultats illustrent l'influence des algues peu consommables sur l'atténuation des cascades trophiques induites par les poissons, particulièrement les herbivores. Ils démontrent la nécessité de tester la généralité des hypothèses et l'importance relative des mécanismes utilisés en ingénierie écologique pour restaurer les lacs eutrophes tempérés, afin de mieux gérer la qualité d'eau des lacs tropicaux peu profonds<br>This experimental work in mesocosms examines the effects of various types of planktivorous fish on plankton communities in Dakar Bango, a shallow tropical reservoir used as drinking water supply of Saint Louis, Senegal. The in situ enclosure experiment analyses the effects of various stages (zooplanktivores fry, omnivores juveniles, adults herbivores, alone or combined) of Nile tilapia Oreochromis niloticus, during a filamentous cyanobacterial bloom (Anabaena spp. ). Fishes reduced strongly zooplankton biomass, but had minimal effects on phytoplankton, no matter planktivore type or biomass. Despite good growth, fishes did not control cyanobacteria. Thus, in meso-eutrophic tropical lakes, fish zooplanktivory may not cascade down to the phytoplankton when inedible species prevail. The bloom collapse may have resulted from self-shading related to density-dependence and resource competition for nutrients. The above ground tank experiment compares the relative magnitude of omnivory ('top-down') and excretion effects ('bottom-up') of filter feeding fish on phytoplankton dynamics. Fish presence had few effects, increasing cyanobacteria in vivo auto-fluorescence and some phytoplankton species biomasses, but reducing phosphorus concentration. Negative fish-mediated excretion effects compensated positive fish omnivory effects on cladocerans and cyanobacteria. These results illustrate how poorly edible phytoplankton species weaken trophic cascades induced by fishes, especially herbivores. They demonstrate the need for testing the generality of hypotheses and the relative importance of mechanisms based on ecological engineering when restoring eutrophic temperate lakes, so to improve the water quality management of shallow tropical lakes

Le lagunage naturel, procede de traitement des eaux residuaires reproduisant le cycle de la matiere organique d'un milieu aquatique naturel sans autre apport energetique que le rayonnement solaire, peut etre considere comme un systeme d'intense production de microorganismes aquatiques. Exportes dans le milieu naturel, ils peuvent constituer une charge organique supplementaire, susceptible de diminuer les performances auto-epuratrices des systemes aquatiques recepteurs. L'objectif de ce travail etait d'evaluer le potentiel eutrophisant de l'effluent traite d'une lagune d'epuration naturelle au niveau du milieu aquatique recepteur. L'approche est basee sur l'etude des caracteristiques physiques et chimiques des differents compartiments, ainsi que de la structure et du fonctionnement des communautes bacteriennes et phytoplanctoniques, dans le dernier bassin de lagunage, dans l'effluent traite, et dans le milieu recepteur ou a egalement ete etudiee la communaute periphytique. L'etude a ete menee sur la station de montel-de-gelat (puy-de-dome - france) et le cours d'eau recepteur le raby, au cours d'un cycle annuel et d'un suivi longitudinal. Elle a permis de degager les principaux enseignements suivants : 1) les variations saisonnieres de la composition du rejet de la lagune d'epuration sont particulierement importantes, et sous la dependance des processus biogeochimiques se deroulant dans le bassin de lagunage, 2) le rejet de l'effluent traite se traduit au printemps et en ete par un enrichissement significatif en elements nutritifs (azote et phosphore) et par des modifications de la structure et du fonctionnement des communautes planctoniques et periphytiques du cours d'eau recepteur. Cet impact est particulierement visible au niveau du phytoplancton et des diatomees periphytiques, 3) globalement, l'apport de cet effluent favorise le developpement des microorganismes dont le metabolisme est essentiellement chemoheterotrophe au detriment des organismes chlorophylliens.

Le Marine Group II (MGII) est le groupe d’archaea planctonique le plus abondant à la surface des océans. En l’absence de représentants cultivables, nos connaissances fonctionnelles sur ce groupe sont très limitées. Les principales observations sur leur distribution et leur abondance reposent sur des techniques sélectives telles que l’usage de la PCR qui est connu pour introduire des biais dans l’analyse des communautés procaryotiques complexes. Dans le cadre de cette thèse, nous avons donc choisi d’utiliser une approche intégrative et quantitative basée sur des métagénomes pour introduire le moins de biais possible. Le but de ces travaux a été de tester si les outils de métagénomique montrent les mêmes motifs pour le MGII que ceux observés auparavant par des approches PCR, de tester comment les motifs taxonomiques de MGII se traduisent en termes de motifs fonctionnels et enfin tester si les communautés des microorganismes marins montrent une redondance fonctionnelle. La distribution et la quantification du MGII se sont faites sur deux échelles : globale et temporelle. L’approche globale a permis d’identifier les métabolismes potentiels des MGII. Ces organismes aérobies et hétérotrophes ont le potentiel d’utiliser la lumière comme source d’énergie supplémentaire. L’hétérotrophie paraît être basée sur la dégradation de protéines et d’acides gras. Le potentiel de dégradation de polysaccharides complexes semble présent principalement chez les membres du MGIIa, tout comme le potentiel de motilité et d’adhésion. L’analyse temporelle locale démontre que dans un milieu tempéré tel que la baie de Banyuls les archaea du MGII sont absents ou très peu abondants pendant les mois d’été. Ce résultat nouveau contredit les travaux antérieurs basés sur la PCR. Les motifs de réoccurrence saisonnière observés pour les microorganismes marins suggèrent une absence de redondance fonctionnelle dans les communautés. L’hypothèse de l’absence de redondance fonctionnelle a ensuite été démontrée dans cette thèse pour l’ensemble des procaryotes et spécifiée pour les archaea du MGII. Ce travail souligne l’importance de l’emploi de la métagénomique dans la compréhension des écosystèmes marins<br>Marin Group II (MGII) archaea represent the most abundant planktonic archaeal group in ocean surfaces waters. Our understanding of the functional traits has been limited by a lack-cultured representative. Previous observations on the distribution and abundance of MGII are based on PCR amplification, but PCR is recognized to introduce bias in the quantification of complexes microbial communities. In this thesis, we used metagenomic approaches to obtain an integrative and quantifiable view of the diversity and function of the MGII. The distribution of the MGII was considered at both a global and a temporal scale. The global approach identified potential MGII metabolisms and showed that these aerobic heterotrophic microorganisms can use light to produce additional energy. The heterotrophic potential appears to be based on protein and lipid degradation. Complex polysaccharide degradation, motility and adhesion potential were present mostly in the MGIIa. The local temporal analyses showed very low numbers of MGII during summer in the bay of Banyuls-sur-Mer, which contrasts with previous published results. The co-occurrence patterns obtained from metagenomic demonstrated a strong link between communities and taxonomy suggesting an absence of functional redundancy. This hypothesis was further tested and confirmed in this thesis for all microbial communities and for the MGII specifically. The results of this thesis highlight the importance of using metagenomics data to understand the ecology of marine microbial communities

Le plancton représente l’ensemble des organismes qui dérivent le long des courants marins. Par sa partie phytoplancton, il produit autant d’oxygène que toutes les plantes terrestres et est, à travers le cycle du carbone, un important régulateur de la machine climatique ainsi que de l’acidité des océans. De plus, il est à la base de la chaîne alimentaire. L’écosystème planctonique joue donc un rôle important dans les équilibres nécessaires à la vie sur Terre. Pourtant, celui-ci reste peu connu. Avec le développement du séquençage haut débit et de la métagénomique, il est maintenant possible d’étudier les séquences d’ADN des micro-organismes présents dans des échantillons issus de l’océan. Le projet Tara Oceans (2009-2012) est la première expédition à avoir réalisé une collecte et un séquençage des micro-organismes planctoniques présents dans les eaux de surface à l’échelle de la planète tout en intégrant des mesures environnementales.Cette thèse consiste à étudier l’organisation génomique de l’écosystème planctonique dans les eaux océaniques de surface. Pour cela, il a été utilisé les séquences d’ADN de 644 échantillons métagénomiques correspondant à 6 fractions de taille d’organisme planctonique, allant des virus aux petits métazoaires, ainsi que les données environnementales des 113 stations Tara Oceans correspondantes. L’objectif étant de mieux comprendre dans quelle mesure l’organisation génomique et spatiale à l’échelle des individus ainsi qu’à celle des communautés micro-planctoniques est influencée par la circulation océanique et les variations environnementales.L’étude de la diversité génomique et spatiale du phytoplancton Bathycoccus prasinos a été réalisée à partir des séquences du génome de référence et d’une partie d’un second génome obtenu lors de l’expédition par une méthode d’amplification à cellule unique (SAG). La comparaison de ces deux génomes partageant la même séquence de l’ARNr 18S a révélé qu’il s’agissait de deux espèces distinctes de Bathycoccus. Une analyse de métagénomique ciblée a permis de décrire la biogéographie de ces deux écotypes qui sont présents dans des environnements différents. Enfin, cette analyse a révélé une variabilité du contenu en gènes dans les différents échantillons ce qui induit une grande plasticité génomique au sein d’une même espèce.Il est nécessaire de passer a un niveau global pour étudier l’organisation des communautés planctoniques dans les océans. La métagénomique comparative sur l’ensemble des échantillons Tara Oceans et sur les différentes fractions de tailles d’organismes permet ce passage à large échelle. L’évaluation de l’outil Compareads permettant de connaître la similarité en lectures entre deux jeux de données métagénomiques a été réalisée sur une partie des échantillons du projet Tara Oceans. Cette analyse a montré qu’il était possible avec les données métagénomiques d’étudier les modifications de la diversité génomique des communautés micro-planctoniques dans différents océans. L’analyse de la variabilité génomique le long de grands courants océaniques est alors envisageable. Un travail collaboratif pour l’amélioration de Compareads a permis le développement de l’outil COMMET qui, associé à des super calculateurs permet de réaliser les comparaisons de l’ensemble des échantillons Tara Oceans. Avec une heuristique similaire, le calcul de distances de diversité beta entre les échantillons métagénomiques a permis de proposer la première biogéographie des communautés virales, bactériennes et eucaryotes. Il a été démontré que les courants océaniques et les variations physico-chimiques ont un impact différent sur l’organisation génomique des communautés micro-planctoniques qui serait plus ou moins important selon l’échelle de temps et la taille des micro-organismes<br>Plankton is composed of all organisms that drift along the currents. Through its phytoplankton part, it produces as much oxygen as all terrestrial plants and it is an important regulator of the climatic system as well as the acidity of the oceans. It is also at the base of the food web. The planktonic ecosystem plays an important role in the necessary balances for life on Earth, however it remains poorly know. With the progress of high-throughput sequencing in the last few years and with the metagenomic approach it is possible to study the DNA sequences of micro-organisms directly sampled from the ocean. The Tara Oceans expedition (2009-2012) performed a vast sampling expedition of plankton in all oceans that collected in situ environmental parameters and sequenced planktonic organisms from surface water.This thesis consists in studying the genomic organization of the planktonic ecosystem in the surface ocean waters. For this purpose, the DNA sequences of 644 metagenomic samples corresponding to 6 plankton size fractions, ranging from viruses to the small metazoan, as well as environmental data from the 113 corresponding Tara Oceans stations are used. The aim is to understand at the scale of individual organism and of global micro-planktonic communities how the genomic structure and the geographic distribution is influenced by ocean circulation and environmental variations.The study of the genomic and geographic diversity of the phytoplankton Bathycoccus prasinos was done using the sequences of a reference genome and a part of a second genome obtained during the expedition with the Single Amplification Genome method (SAG). The comparison of these two genomes sharing the same 18S rRNA revealed that they were two distinct species of Bathycoccus. A targeted metagenomic analysis helped to describe the biogeography of these two ecotypes that are present in different environments. Finally, this analysis showed variability in the gene content in samples which shows the existence of a strong genomic plasticity within species.It is necessary to scale up to global scale to study the plankton community’s organization in the oceans. The comparison of metagenomes of all Tara Oceans samples and at different size fractions of organisms allows this passage to a large scale. The evaluation of Compareads, a tool allowing us to know the similarity between two metagenomic dataset was done on a part of the Tara Oceans samples. This analysis showed the possibility to study the changes of genomic diversity of micro-planktonic communities in different oceans. Analysis of genomic variability along major ocean currents is then possible. The tool COMMET is an upgrade of Compareads which, combined with supercomputer makes it possible to carry out the comparisons of all the Tara Oceans samples. With a similar approach, the beta diversity distances between metagenomic samples made it possible to propose the first biogeography of the viral, bacterial and eukaryotic communities. It has been shown that ocean currents and physico-chemical variations have a different impact on the genomic organization of the microplanktonic communities, which would be more or less important depending on the time scale and the micro-organisms size fraction

Les cycles biogéochimiques du carbone et des éléments biogènes (Si, N, P) ont été étudiés en lien avec la dynamique nutritionnelle du phytoplancton dans le système naturellement fertilisé des Kerguelen. Cette étude s'inscrit dans le programme KEOPS2, qui a ciblé le nord-est du plateau des Kerguelen au début de la saison productive. La comparaison avec une zone HNLC limitée en fer a confirmé certaines des précédentes observations réalisées au cours des expériences de fertilisations artificielles et naturelles : le fer stimule clairement la croissance du phytoplancton et plus particulièrement celle des diatomées. Les zones naturellement fertilisées se sont en effet caractérisées par des biomasses en chlorophylle a et en silice biogénique 3-10 fois supérieures à la zone non-fertilisée et, par de fortes vitesses de production de silice biogénique atteignant des valeurs rarement observées dans l'océan Austral. La zone HNLC s'est caractérisée quant à elle par une population nanoplanctonique principalement composée de nanoflagellés autotrophes non siliceux. Ces travaux soulignent l'importance d'étudier la composition spécifique des populations de diatomées pour comprendre leurs implications dans les cycles du C et du Si. Nos observations ont montré que les caractéristiques physiologiques des diatomées conditionnent directement l'export de matière en profondeur dans la région des Kerguelen. Cette idée a notamment été illustrée par l'étude de l'évolution saisonnière du bloom au sud-est du plateau<br>Biogeochemical cycles of carbon, silicon, nitrogen and phosphorus were studied in relation to the nutritional dynamics of phytoplankton in the naturally iron-fertilized region of Kerguelen, in the Southern Ocean. This study was conducted in the framework of the KEOPS 2 program which took place in the northeastern part of the Kerguelen Plateau in early austral spring (October-November 2011). The comparison between this iron-fertilized region and an iron-limited HNLC (High Nutrient Low Chlorophyll) area confirmed some previous observations from artificial and natural fertilization experiments: iron availability clearly stimulates phytoplankton growth and especially diatom growth. Iron-fertilized regions were characterized by 3-10 fold higher chlorophyll a and biogenic silica biomasses than the iron-limited area, as well as higher biogenic silica production rates reaching values rarely observed in the Southern Ocean. The HNLC area was characterized by a nanoplanktonic assemblage mainly composed of non-siliceous autotrophic nanoflagellates. Our results highlight the importance of studying the specific composition of diatom assemblages to better understand their impact on the C and Si biogeochemical cycles. Our observations showed that physiological traits of diatoms directly drove matter export to depth in the Kerguelen region. This idea was illustrated through the seasonal evolution of the south-eastern bloom by combining our data with KEOPS 1 data. In this region, a shift in the diatom assemblage was observed in parallel to an evolution of the vertical flux of matter, and of uptake and particulate matter ratios Si:C:N