Soutenance

Les coccolithophoridés sont des microalgues unicellulaires calcifiantes qui jouent un rôle important dans le cycle du carbone océanique via leurs processus cellulaires de photosynthèse (puits de CO2) et de calcification (source de CO2). L’espèce la plus abondante dans l’océan moderne est l’espèce cosmopolite Emiliania huxleyi, qui est caractérisée par une forte tolérance à de larges gammes de température, d’irradiance et de concentrations en nutriments. La distribution d’E. huxleyi qui s’étend des régions subarctiques aux régions subéquatoriales et des eaux eutrophes aux eaux oligotrophes en fait l’espèce de coccolithophoridés la plus étudiée jusqu’à présent. Cependant, sa réponse physiologique à des conditions environnementales clés comme la co-limitation en lumière et en nutriments reste peu étudiée, que ce soit in situ, où ces conditions sont rencontrées dans les niches profondes de coccolithophoridés des gyres oligotrophes, ou en laboratoire. J’ai ainsi réalisé des expériences de culture et une approche de modélisation numérique afin d’étudier la réponse physiologique d’E. huxleyi en conditions de limitation en nutriments et en lumière, avec pour objectif d’améliorer notre compréhension du contrôle environnemental des niches profondes de coccolithophoridés.

La première partie de cette thèse a été dédiée à des expériences de culture en batch réalisées à la Station Biologique de Roscoff afin de tester la co-limitation en lumière et en nutriments avec une souche d’E. huxleyi isolée dans le gyre Pacifique-Sud (transect BIOSOPE). Ces expériences ont permis l’étude de la morphologie et des taux métaboliques d’E. huxleyi dans ces conditions de co-limitation, qui n’ont quasiment jamais été testées avant ce travail. Un modèle physiologique simple basé sur la théorie de Droop a été appliqué aux expériences de culture afin d’obtenir les valeurs de paramètres physiologiques pour E. huxleyi comme la constante de demi-saturation pour l’assimilation en nutriment et le taux d’assimilation maximum. Ces paramètres physiologiques sont plus communément obtenus à partir d’expériences en chemostat plus coûteuses et plus longues. Mon approche fournit une procédure simple et rapide pour estimer ces paramètres fondamentaux dont les valeurs obtenues sont en accord avec celles disponibles dans la littérature pour les coccolithophoridés et mettent en évidence leur forte affinité pour les nutriments et leur fort taux de croissance maximal par rapport à d’autres groupes phytoplanctoniques. Cette capacité à croître dans des environnements si différents est confirmée par l’existence de niches profondes telle que celle du gyre Pacifique-Sud observée pendant la campagne BIOSOPE. Cette niche, caractérisée par une forte communauté d’Isochrysidales comme E. huxleyi, Gephyrocapsa sp. et Reticulofenestra sp., a été étudiée dans la troisième partie de cette thèse. Combinant les paramètres physiologiques et les données biogéochimiques in situ, une approche analytique a été utilisée pour estimer le taux de croissance d’E. huxleyi le long du transect BIOSOPE.