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La mission TONGA

David Gonzalez Santana et Géraldine Sarthou de l’équipe Chibido sont à bord du N/O Atalante dans le Pacifique Sud pour la mission TONGA (PIs Sophie Bonnet (MIO) et Cécile Guieu (LOV).

L’objectif de TONGA est d’étudier les apports d’éléments traces issus de sources hydrothermales peu profondes et leur impact potentiel sur la productivité marine et la pompe biologique de carbone. Arrivés à la moitié de la mission, ils sont en route pour les eaux ultra-oligotrophes (leur station de référence) après avoir étudié une zone particulièrement intense en terme d’activité hydrothermale et très peu profonde (~ 200 m).

La recherche d’un deuxième site hydrothermal est ensuite programmée.

Vous pouvez suivre leur aventure sur le compte Twitter de la mission.

(C) Hubert Bataille/ IRD

Écologie et physiologie des organismes photosynthétiques

Contexte général

Biomasse « primaire », le phytoplancton et le microphytobenthos sont largement impliqués dans le fonctionnement des chaines trophiques, dans la dynamique des cycles biogéochimiques et des échanges océan-atmosphère ce qui en fait un objet d’étude important et transverse aux équipes du LEMAR. Les fluctuations quantitatives et qualitatives des communautés phytoplanctoniques dépendent de facteurs physiques, chimiques et biologiques du milieu en forte évolution sous la pression des activités humaines. La connaissance dans ce domaine est aujourd’hui limitée à la description de certains des phénomènes « majeurs » : fluctuation et succession saisonnière des espèces, efflorescences spécifiques… Les études mettent en évidence des perturbations importantes de ces communautés sous l’influence des forçages anthropiques tels que l’augmentation des apports terrigènes (e.g. métaux traces, Fe, Cu, Co), l’augmentation du CO2 atmosphérique et de la température. L’évolution spatiale et temporelle de la communauté phytoplanctonique et microphytobenthique en résultant comme le développement d’efflorescences de micro-algues toxiques impacte à son tour directement les transferts océans/atmosphère (carbone, métaux-traces), mais aussi sur les ressources alimentaires pélagiques et benthiques (coquilles Saint-Jacques, huîtres…). La composition phytoplanctonique a un impact direct sur l’ensemble de l’écosystème.

Objectifs de l’axe : Dans ce contexte, nous avons identifié plusieurs objectifs communs aux 3 équipes du LEMAR, notamment :

– étudier et mieux caractériser la distribution spatiale et temporelle des populations phytoplanctoniques et micro-phytobenthiques

– évaluer l’impact des facteurs biotiques et abiotiques sur cette distribution spatiale

– étudier les réponses biologiques et physiologiques de ces populations phytoplanctoniques et microphytobenthiques aux forçages environnementaux.

Autour de ces thématiques, l’objectif de l’axe transversal sera donc :

(1) de mutualiser les connaissances et collaborations acquises individuellement par les chercheurs du LEMAR,

(2) de générer des projets inter-équipe permettant de mieux répondre aux problématiques posées

(3) de mieux caractériser nos besoins en matériel de pointe et en chercheurs spécialistes de la physiologie et de l’écologie des communautés microbiennes marines.

Animation de l’axe :

Aude LEYNAERT (CNRS), Cécile KLEIN (UBO)

Organisation des séances :

Un effort d’animation et de formation sera développé au sein de cet axe transverse, en particulier à travers la mise en place de plusieurs actions.

  • Séminaires bibliographiques : les participants se réuniront régulièrement pour présenter en quelques minutes des publications significatives par les progrès conceptuels ou techniques qu’elles apportent, ou par la controverse qu’elles peuvent susciter.
  • Formations pratiques sur les instruments et les installations de culture du laboratoire : un effort particulier sera engagé sur la formation des doctorants afin de faciliter leur autonomie sur les matériels dédiés.
  • Organisation de formations externes pour l’acquisition de nouvelles techniques et technologies concernant les problématiques développées.
  • Réflexion collective sur les besoins en structures expérimentales et d’analyse (mésocosmes, mesures in situ, analyse des communautés…).
  • Concertation et coordination sur l’achat, l’installation et la gestion des équipements communs indispensables aux expérimentations.

Rôle des interactions trophiques complexes dans les cycles biogéochimiques

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Dans l’océan, les interactions trophiques entre les individus restent principalement représentées selon un schéma prédateur-proie. Pourtant, les méta-analyses de co-occurrences taxonomiques, permises par les progrès en biologie moléculaire, suggèrent que de nombreux organismes planctoniques sont impliqués dans des interactions complexes allant de la prédation facultative à la symbiose en passant par le mutualisme. Si ces relations semblent la règle et non l’exception dans l’océan, les efforts de recherche se portent principalement sur quelques exemples emblématiques. Dans CHIBIDO, nous tâchons de mettre en évidence de nouvelles interactions et nous nous intéressons plus particulièrement aux organismes mixotrophes (à la fois phototrophes et phagotrophes), mode trophique de la majorité des dinoflagellés et aux diazotrophes qui vivent souvent en symbiose avec d’autres organismes. Pour mieux comprendre le rôle des interactions trophiques sur les cycles biogéochimiques (notamment de l’azote et du carbone), il est nécessaire de coupler des outils.

L’équipe est internationalement reconnue pour sa compétence en matière d’isotopes stables 13 C et 15 N pour quantifier les flux océaniques. Depuis quelques années, elle couple cette approche avec de nouveaux outils (par ex. nanoSIMS ou tri par cytométrie en flux) qui permettent de visualiser et de quantifier les flux entre le milieu et les organismes et/ou entre les organismes.

Liens entre les cycles biogéochimiques des métaux et le vivant

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L’amélioration de nos connaissances sur le cycle des métaux dans des environnements contrastés de l’océan mondial est absolument nécessaire à une meilleure compréhension des cycles biogéochimiques océaniques des éléments majeurs (C, Si, N, S) et de la pompe biologique de carbone. Le LEMAR est reconnu internationalement sur cette thématique, notamment grâce à notre très forte implication dans le programme GEOTRACES. Nous couplons observations, expériences sur le terrain ou en laboratoire, et modélisation. Notre originalité est d’étudier de manière combinée les phases dissoute et particulaire, ainsi que leur spéciation (redox et organique), pour mieux appréhender les interactions entre ces deux réservoirs, fondamentaux dans le cycle des métaux et pourtant encore peu étudiés actuellement. Notre expertise inclut également l’étude des interactions entre le cycle des métaux et le plancton, en liant la spéciation métallique à la biodisponibilité des micronutriments pour le plancton marin (phytoplancton et bactéries). L’intégration d’outils -omiques (génomique fonctionnelle, transcriptomique…) à cette thématique est actuellement incontournable pour approfondir le lien entre cycles biogéochimiques des métaux et interactions avec le vivant. Ces explorations continueront à être menées, aussi bien lors de missions océanographiques qu’en études de laboratoire, notamment grâce à nos nombreuses collaborations internationales et à notre implication dans le futur programme international BioGeoSCAPES (‘Ocean metabolism and nutrient cycles on a changing planet’). Le fort élan international du programme GEOTRACES et celui à venir de BioGeoSCAPES permet à présent de construire et relever le défi de projets intégrés de biogéochimie microbienne qui nécessitent une coordination internationale avec une approche multidisciplinaire.

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