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Hypotheses on the role of the protistan rare biosphere in a changing world
David A. Caron, Peter D. Countway
Master d’océanographieUE 106 ‘Diversité des organismes marins’ (DOM)
Bazañez Tania et Pouget Lydie
Normalement, en écologie, la plus grande règle de la théorie des niches est le principe d’exclusion compétitive (principe de Gause).
« Paradoxe du plancton » ???
Objectifs de l’article = mise en évidence de la diversité des taxons de ‘protistes’ dans la « biosphère rare ».
Introduction Définitions Exemples Conclusion
« Les protistes sont des eucaryotes, des organismes unicellulaires donc composé d'une seule cellule. Il y a des formes qui ont des chloroplastes donc qui fonctionnent comme des plantes, des autres qui sont des parasites (comme par exemple le Plasmodium de la malaria). Ils sont aussi le premier maillon dans la chaine alimentaire planctonique : des brouteurs des algues comme par exemple, les ciliés tintinnides. »
John R. Dolan, CNRS
Taxons
Métazoaires
Alvéolés
Straménopiles
Chlorobiontes
Fungi
Cryptobiontes
Cercobiontes
Peter Countway, BLOS
Les ‘protistes’ rassemblent l’ensembles des taxons ci-contre moins les Métazoaires.
Les ‘protistes’ rassemblent les ‘algues’ et les ‘protozoaires’ selon Haeckel (1866). Depuis les protistes sont un groupe polyphylétique qui n’a aucune validité phylogénétique. De même pour le groupe des ‘protozoaires’ (groupe polyphylétique).
Emmanuelle Renard-Deniel, COM
Introduction Définitions Exemples Conclusion
0 14 28 42 56 70 84 98 1121261401541681821962102242380
100
200
300
400
500
600
Rang d'unités taxonomiques (OTU)
Abondance des unités
taxono-miques
BIOSPHERE RARESeulement
10% de l'ensemble des OTU ont plus
de 10 membres.
Redessiné D’après Caron et al., 2009. Aquat Microb Ecol 57: 227-238
Introduction Définitions Exemples Conclusion
Les taxons jouent un rôle écologique majeur dans l’environnement :
Selon Dolan, les rôles écologiques sont diverses : « Les protistes, dans leur forme des algues microscopiques , sont responsables pour la quasi-
totalité de la production primaire dans les océans. Dans leur forme de micro-brouteur, ils sont responsables, pour la consommation, de la majeur partie de la production primaire océanique ».
Hypothèse 1 : Changements dans la composition taxonomique
Modifications des voies spécifiques de l’énergie et du flux des éléments
Hypothèse 2 : Changements de la structure des communautés de taxons
Fonction de la communauté inchangée.
Notion d’espèce guilde = correspond à l’ensemble des espèces qui joue le même rôle écologique dans l’écosystème.
Introduction Définitions Exemples Conclusion
Digestion enzymatique par des enzymes de restriction pendant une incubation de 3 jours par T-RFLP.
Rang des phylotypes
Abondance des phylotypes
T0 = 0h T1 = 24h T2 = 72h
65% des phylotypes sont observés à un seul temps
Les changements environnementaux ont un effet sur la composition taxonomique des taxons rares
D’après Caron et al., 2009. Aquat Microb Ecol 57: 227-238
Introduction Définitions Exemples Conclusion
2 µm
Cellule entière de Paraphysomonas imperforata (Zoom = x 9 000).
D’après Lim et al., 2001. The Journal of Eukaryotic Microbiology 48: 3, 247-257
Actinophryda
Labyrinthulobiontes
Oobiontes
Chromobiontes
Straménopiles
Introduction Définitions Exemples Conclusion
15-Jun
26-Jul
05-Sep
16-Oct
26-Nov
06-Jan
16-Feb
28-Mar
08-May
18-Jun
29-Jul
08-Sep
19-Oct
1
10
10E2
10E3
10E4
Abondance cellulaire (ml-1)
Nanoplancton total
Paraphysomonas imperforata
110
10E6
10E5
10E410E310E2
Abondance cellulaire (ml-1)
01-Jun
11-Jul
20-Aug
29-Sep
08-Nov
18-Dec
27-Jan
07-Mar
16-Apr
26-May
05-Jul
14-Aug
23-Sep
25
5
10
15
20
Température(°C)
Faible détectabilité
1995
1995
1996
1996
Milieu enrichi avec organismes < 5 µm→ préférence de Paraphysomonas imperforata pour ces organismes.
Température
Paraphysomonas imperforata sensible aux températures élevées donc variation de l’abondance
Redessiné D’après Lim et al., 1999. Limnol Oceanogr 44: 37-51
Introduction Définitions Exemples Conclusion
Etats-Unis
Océan Pacifique
Océan Atlantique
Atlantique Nord, 3 stations différentes à l’Ouest des
Bermudes
Pacifique Nord, 1 station sur la côte ouest de la
Californie
Introduction Définitions Exemples Conclusion
Zone euphotique de l’Atlantique
Pacifique (150 m)
Pacifique (500 m)
Pacifique (5 m)
Pacifique (profondeur du maximum de fluorescence = CM)
Pacifique (Echantillons d’Avril = CM et 5 m) bloom printanierAtlantique
profond (2500 m) Redessiné D’après Caron et al., 2009. Aquat Microb Ecol 57: 227-238
Introduction Définitions Exemples Conclusion
Abondance
Taxons microbiens
Abondance
Taxons mi-crobiensChangement
environnemental
Abondance
Taxons microbiens
Temps 1
Abondance
Taxons microbiens
Temps 2
Abondance
Taxons microbiens
Temps 3
Temps
Métabolisme de la communauté
1 2 3
Redessiné D’après Caron et al., 2009. Aquat Microb Ecol 57: 227-238
Introduction Définitions Exemples Conclusion
Références:
Caron DA, Countway PD (2009) Hypotheses on the role of the protistan rare biosphere in a changing world. Aquatic Microbial Ecology 57: 227-238
Caron DA, Worden AZ, et al. (2009) Protists are microbes too: a perspective. The ISME Journal 3: 4-12
Countway PD, Gast RJ, Dennett MR, Savai P, Rose JM, Caron DA (2007) Distinct protistan assemblages characterize the euphotic zone and deep sea (2500 m) of the western North Atlantic (Sargasso Sea and Gulf Stream). Environ Microbiol 9:1219–1232
Countway PD, Gast RJ, Savai P, Caron DA (2005) Protistan diversity estimates based on 18S rDNA from seawater incubations in the western North Atlantic. Journal of Eukaryotic Microbiology 52:95–106
Dolan JR (2007) Le paradoxe du plancton dans 'Voir l'Invisible' de Fox-Keller E, Gex JP (eds), Omniscience, pp 126-127
Dolan JR, Ritchie ME, Tunin-Ley A, Pizay MD (2009) Dynamics of core and occasional species in the marine plankton: tintinnid ciliates of the N.W. Mediterranean Sea. Journal of Biogeography 36:887-895
Lim EL, Dennett MR, Caron DA (1999) The ecology of Paraphysomonas imperforata based on studies employing oligonucleotide probe identification in coastal water samples and enrichment culture. Limnology and Oceanography 44(1): 37-51
Lim EL, Dennett MR, Caron DA (2001) Identification of heterotrophic nanoflagellates by restriction fragment length polymorphism analysis of small subunit ribosomal DNA. Journal of Eukaryotic Microbiology 48(3): 247-257
Slack JM (2003) Phylotype and zootype, In, Hall, B. K., and Olson, W. M., eds. Keywords and concepts in evolutionary developmental biology, p. 309-318. Harvard Univ. Press, London
Sogin ML, Morrison HG, Huber JA, Welch DM et al. (2006) Microbial diversity in the deep sea and the underexplored ‘rare biosphere’. Proc Natl Acad Sci USA 103:12115–12120
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Vigil P, Countway PD, Rose JM, Gobler CJ, Lonsdale DJ, Caron DA (2009) Rapid shifts in dominant taxa among microbial eukaryotes in estuarine ecosystems. Aquatic Microbial Ecology 54:83–100