Les squelettes d’éponges, un puits important de silicium dans l’océan

Le silicium (Si) est un élément essentiel dans le fonctionnement biogéochimique et écologique de l’océan. On pense que le cycle marin actuel du Si est en équilibre, c’est-à-dire que les apports à l’océan égalisent les sorties. Les apports proviennent majoritairement des rivières, et les sorties étaient considérées comme résultant essentiellement de l’enfouissement des squelettes de diatomées dans le sédiment. Dans cet article, nous montrons que des organismes non phototrophes, tels que les éponges et les radiolaires, avec leur squelette de silice, participent également de façon significative à l’enfouissement de Si au fond de l’océan. L’examen microscopique et le dosage des sédiments prélevés sur 17 sites à travers le monde ont révélé que le squelette des éponges est exceptionnellement résistant à la dissolution, et était passé inaperçu dans les inventaires biogéochimiques des sédiments. La conservation des spicules d’éponges dans les sédiments est de 45,2 %, alors qu’il est seulement de 6,8 % pour les tests de radiolaires et de 8,0 % pour les frustules de diatomées. Au total, les éponges séquestreraient 1,71 Tmol de Si an-1. Les radiolaires auraient une contribution minime avec 0.09 Tmol de Si an−1.  Collectivement, ces deux organismes non phototrophes augmentent le puits de silice de 28% et contribue à rétablir l’équilibre du cycle de la silice dont les apports dépassaient les sorties.

References

Maldonado, M., López-Acosta, M., Sitjà, C., García-Puig, M., Galobart, C., Ercilla, G., & Leynaert, A. (2019). Sponge skeletons as an important sink of silicon in the global oceans. Nature Geoscience. https://doi.org/10.1038/s41561-019-0430-7

 

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Enregistrement par les Coquilles Saint-Jacques de la pollution des eaux côtières par des composés spécifiques de gadolinium

Les agents de contraste à base de gadolinium (ACBG), couramment utilisés en imagerie par résonance magnétique (IRM), se retrouvent directement dans les eaux marines côtières où les concentrations de gadolinium sont en augmentation. Comme de nombreuses espèces aquatiques pourraient être sensibles à cette nouvelle pollution, nous avons évalué la possibilité d’utiliser des mollusques pour en évaluer l’importance. Les excès de gadolinium enregistrés par les coquilles Saint-Jacques et pétoncles collectées dans la baie de Brest (Bretagne, France) depuis plus de 30 ans ne reflètent pas la consommation globale des ACBG, mais sont largement contrôlés par l’un d’eux, le gadopentetate diméglumine. Bien que son utilisation ait été fortement réduite en Europe au cours des dix dernières années, les excès de gadolinium sont encore mesurés dans les coquilles. Ainsi, une partie du gadolinium dérivé d’autres ACBG est biodisponible et pourrait avoir un impact sur la faune marine.

Fig : Anomalies en gadolinium (a : Gd/Gd*), excès de gadolinium (b : ΔGd) enregistrés par les coquilles Saint-Jacques échantillonnées de 1960 à 2018 dans la baie de Brest, et consommation de GBCA en France enregistrée dans la base Medic’AM22 maintenue par la CPAM (c : consommation totale et GBCA macrocycliques, d : GBCAs linéaires).

Ces excès dans les coquilles Saint-Jacques (ΔGd = 0-2,3 ng/g) présentent une évolution temporelle complexe (Fig. 3b). Le plus ancien échantillon prélevé en 1960, avant l’utilisation des ACBG, ne montre pas d’excès significatif en gadolinium. On observe une augmentation marquée des excès de gadolinium de 1989 à 2005, suivie d’une forte baisse jusqu’en 2010, date à laquelle les niveaux normaux sont de nouveau observés. Par la suite, les excès semblent augmenter à nouveau sans atteindre le maximum de 2005, mais les données montrent une certaine dispersion. Une telle évolution est inattendue car l’utilisation des ABCG n’a cessé de croître depuis leur introduction sur le marché. Elle pourrait dépendre de la biodisponibilité du gadolinium anthropique déterminée par sa spéciation dans l’eau de mer.

Référence

Le Goff, S., Barrat, J.-A., Chauvaud, L., Paulet, Y.-M., Gueguen, B., & Salem, D. B. (2019). Compound-specific recording of gadolinium pollution in coastal waters by great scallops. Scientific Reports, 9(1), 8015. https://doi.org/10.1038/s41598-019-44539-y

 

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In Silico Analysis of Pacific Oyster (Crassostrea gigas) Transcriptome over Developmental Stages Reveals Candidate Genes for Larval Settlement

Valentin FOULON, Pierre BOUDRY, Sébastien ARTIGAUD, Fabienne GUÉRARD et Claire HELLIO

Après leur phase planctonique, les larves d’organismes marins benthiques doivent trouver un habitat approprié pour s’établir et se métamorphoser. Pour les huîtres, l’adhésion larvaire se produit au stade pédivéligère avec la sécrétion d’un bioadhésif protéique produit par le pied, un organe spécialisé et éphémère. Le bioadhésif ostréicole est très résistant à l’extraction protéomique et n’est produit qu’en très faible quantité, ce qui explique pourquoi il a été très peu examiné chez les larves à ce jour. L’analyse in silico des bases de données sur les acides nucléiques pourrait aider à identifier les gènes d’intérêt impliqués dans la colonisation. Dans ce travail, le transcriptome accessible au public de l’huître du Pacifique Crassostrea gigas au cours de ses stades de développement a été extrait pour sélectionner des gènes hautement exprimés au stade pédivéligère. Notre analyse a révélé 59 séquences potentiellement impliquées dans l’adhésion des larves de C. gigas. Certaines protéines apparentées contiennent des domaines conservés déjà décrits dans d’autres bioadhésifs. Nous proposons une composition hypothétique de bioadhésif de C. gigas dans laquelle le constituant protéique est probablement composé de collagène et le domaine du facteur von Willebrand pourrait jouer un rôle dans la cohésion adhésive. Des gènes codant pour des enzymes impliquées dans la chimie du DOPA ont également été détectés, indiquant que cette modification est également potentiellement présente dans l’adhésif des larves pédivéligères.

Représentation schématique des interactions moléculaires hypothétiques impliquées dans l’adhésion des larves pédivéligères de C. gigas, basée sur la sélection des gènes spécifiquement exprimés au stade pédivéligère.

 

RÉFÉRENCE :

Foulon, V., Boudry, P., Artigaud, S., Guerard, F., and Hellio, C. 2019. In Silico Analysis of Pacific Oyster (Crassostrea gigas) Transcriptome over Developmental Stages Reveals Candidate Genes for Larval Settlement. Int. J. Mol. Sci. 20(1): 197. doi:10.3390/ijms20010197.

 

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A Model of Mercury Distribution in Tuna from the Western and Central Pacific Ocean: Influence of Physiology, Ecology and Environmental Factors

Patrick Houssard, David Point, Laura Tremblay-Boyer, Valérie Allain, Heidi Pethybridge, Jeremy Masbou, Bridget E. Ferriss, Pascale A. Baya, Christelle Lagane, Christophe E. Menkes, Yves Letourneur, et Anne Lorrain

RÉSUMÉ :

https://pubs.acs.org/appl/literatum/publisher/achs/journals/content/esthag/2019/esthag.2019.53.issue-3/acs.est.8b06058/20190129/images/medium/es-2018-06058g_0006.gif

  • L’information sur les facteurs à l’échelle de l’océan des niveaux de méthylmercure et de la variabilité du thon est rare, mais cruciale dans le contexte des apports anthropiques de mercure (Hg) et des menaces potentielles pour la santé humaine. Nous évaluons ici les concentrations de Hg dans trois les espèces commerciales de thonidés (thon obèse, albacore et germon, n = 1000) de l’océan Pacifique occidental et central (OPOC).
  • Des modèles ont été mis au point pour cartographier la variance régionale du mercure et en comprendre les principaux facteurs. Les concentrations de mercure sont enrichies dans les latitudes méridionales (10°S-20°S) par rapport à l’équateur (0°-10°S) pour chaque espèce, le thon obèse présentant les gradients spatiaux les plus forts. La taille des poissons est le principal facteur expliquant la variance du mercure, mais l’océanographie physique y contribue également, avec des concentrations de mercure plus élevées dans les régions présentant des thermoclines plus profondes.
  • La position trophique du thon et la productivité primaire océanique étaient d’une importance moindre. Les modèles prédictifs donnent de bons résultats dans le Pacifique équatorial central et à Hawaii, mais sous-estiment les concentrations de mercure dans le Pacifique oriental. Une analyse documentaire de l’océan mondial indique que la taille tend à régir les concentrations de mercure dans le thon, mais des informations régionales sur les habitats verticaux, la production de méthylmercure et/ou les apports de mercure sont nécessaires pour comprendre la distribution du mercure à une plus grande échelle. Enfin, cette étude établit un contexte géographique des niveaux de mercure pour évaluer les risques et les avantages de la consommation de thon dans l’OPOC.

Variation spatiale observée dans les concentrations de mercure (mg*kg -1, poids sec) pour les échantillons de muscle de thon obèse, d’albacore et de germon prélevés dans l’océan Pacifique occidental et central. Les lignes grises délimitent les cinq régions biogéochimiques définies dans Houssard et al., 2017 : NPTG (North Pacific Tropical Gyre), WARMm (Warm Pool modifié), PEQD (Pacific Equatorial Divergence), SPSGm (South Pacific Subtropical Gyre modifié) et ARCHm (Archipelagic deep basins modified) ainsi que AUS-TAZ (Australie-Tasmanie) et NZ (Nouvelle Zélande).

RÉFÉRENCE :

Houssard, P., Point, D., Tremblay-Boyer, L., Allain, V., Pethybridge, H., Masbou, J., Ferriss, B.E., Baya, P.A., Lagane, C., Menkes, C.E., Letourneur, Y., and Lorrain, A. 2019. A Model of Mercury Distribution in Tuna from the Western and Central Pacific Ocean: Influence of Physiology, Ecology and Environmental Factors. Environmental Science & Technology. doi:10.1021/acs.est.8b06058.

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Modeling reproductive traits of an invasive bivalve species under contrasting climate scenarios from 1960 to 2100

Mélaine Gourault, Sébastien Petton,Yoann Thomas, Laure Pecquerie, Gonçalo M. Marques, Christophe Cassou, Élodie Fleury,Yves-Marie Paulet et Stéphane Pouvreau

FAITS SAILLANTS

  • Le modèle DEB disponible pour l’huître du Pacifique a été appliqué dans un nouvel environnement côtier : la baie de Brest (France).
  • Cette version a été étalonnée avec succès à l’aide d’un nouvel ensemble de données couvrant 6 ans (de 2009 à 2014) de surveillance sur le terrain.
  • Le modèle a prédit avec succès en détail les processus de reproduction complexes de C. gigas, en particulier son comportement de frai.
  • Des simulations rétrospectives et prévisionnelles de la phénologie reproductive de C. gigas ont été effectuées à l’aide de scénarios du GIEC.

RÉSUMÉ

L’identification des facteurs qui contrôlent le succès de reproduction d’une population est essentielle pour prévoir les conséquences du changement climatique en termes de changement de distribution et de dynamique démographique. Dans la présente étude, nous avons cherché à mieux comprendre les conditions environnementales qui ont permis la colonisation de l’huître du Pacifique, Crassostrea gigas, dans la baie de Brest depuis son introduction dans les années 1960. Nous voulions également évaluer les conséquences potentielles du changement climatique futur sur son succès de reproduction et sur son expansion future.

Trois caractères reproductifs ont été définis pour étudier le succès de la reproduction : l’occurrence des pontes, la synchronicité entre individus et la fécondité individuelle. Nous avons simulé ces caractéristiques en appliquant une approche de modélisation individuelle à l’aide d’un modèle Dynamic Energy Budget (DEB). Tout d’abord, le modèle a été étalonné pour C. gigas dans la baie de Brest à l’aide d’un ensemble de données de surveillance sur 6 ans (2009-2014). Deuxièmement, nous avons reconstitué les conditions de température passées depuis 1960 afin d’exécuter le modèle à rebours (analyse rétrospective) et identifié l’émergence de conditions favorisant un succès croissant de la reproduction. Troisièmement, nous avons exploré les conséquences régionales de deux scénarios climatiques contrastés du GIEC (RCP2.6 et RCP8.5) sur le succès de reproduction de cette espèce dans la baie à l’horizon 2100 (analyse prévisionnelle). Dans les deux analyses, les variations des concentrations de phytoplancton étant alors inconnues dans le passé et imprévisibles dans l’avenir, nous avons fait l’hypothèse initiale que nos six années d’observation des concentrations de phytoplancton étaient suffisamment instructives pour représenter les « possibilités passées et futures » de la dynamique du phytoplancton dans la Baie de Brest. Par conséquent, la température est la variable que nous avons modifiée sous chaque cycle de prévision et de prévision a posteriori.

Les simulations rétrospectives ont montré que les épisodes de frai ont augmenté après 1995, ce qui concorde avec les observations faites sur la colonisation par C. gigas. Les simulations de prévision ont montré que dans le scénario le plus chaud (RCP8.5), le succès de reproduction serait amélioré par deux mécanismes complémentaires : une fraie plus régulière chaque année et une fraie potentiellement précoce, ce qui donnerait une phase larvaire synchronisée avec la période estivale la plus favorable. Nos résultats ont démontré que les dates de frai et la synchronicité entre les individus dépendaient principalement de la dynamique saisonnière du phytoplancton, et non de la température comme prévu. Des recherches futures axées sur la dynamique du phytoplancton dans différents scénarios de changement climatique amélioreraient grandement notre capacité à prévoir le succès de reproduction et la dynamique des populations de cette espèce et d’autres invertébrés semblables.

Figure 4 : Simulations de croissance et de frai d’huîtres obtenues par le modèle DEB par rapport aux données observées de 2009 à 2014 (DFM = Dry Flesh Mass). Le DFM observé est représenté par des points noirs avec des barres d’écart-type (n = 30). Les lignes grises représentent les trajectoires de croissance individuelles simulées par le modèle. La ligne rouge foncé en gras représente la moyenne des 30 trajectoires.

RÉFÉRENCE

Gourault, M., Petton, S., Thomas, Y., Pecquerie, L., Marques, G.M., Cassou, C., Fleury, E., Paulet, Y.-M., & Pouvreau, S. 2019. Modeling reproductive traits of an invasive bivalve species under contrasting climate scenarios from 1960 to 2100. Journal of Sea Research 143: 128–139. doi:10.1016/j.seares.2018.05.005.

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