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Tableau d'honneur de la FÉS

Le métabolisme microbien du dimethylsulfoniopropionate (DMSP), précurseur du gaz climatiquement actif diméthylsulfure (DMS), a été caractérisé dans l‟Arctique canadien en septembre 2008 à l‟aide du traceur 35S-DMSP et de la méthode MAR-CARD-FISH. Le DMSP contribuait en moyenne à 7 et 51% des besoins bactériens en carbone et en soufre, respectivement. Entre 40 et 65% de la communauté bactérienne assimilait le DMSP, avec une forte contribution des groupes Gammaproteobacteria et Alphaproteobacteria (autre que Roseobacter). Les différents assemblages bactériens étaient associés à deux masses d‟eau de surface : celle de l‟Arctique (AS) et celle de la Baie de Baffin (BBS), plus chaude et plus salée. Dans BBS, qui contenait plus de bactéries, la prise de DMSP était plus élevée que dans AS. Ces résultats montrent que les altérations des masses d‟eau anticipées par les modèles climatiques actuels pourraient se répercuter sur la dynamique du DMS(P) et le flux résultant de DMS vers l‟atmosphère. / The bacterial metabolism of dimethylsulfoniopropionate (DMSP), the precursor of the climate-active gas dimethylsulfide (DMS), was characterized in Arctic waters in September 2008, using the radioisotopic tracer 35S-DMSP and the MAR-CARD-FISH method. DMSP contributed on average 7 and 51% of the bacterial requirements in carbon and sulfur, respectively. Between 40 and 65% of the bacterial community assimilated DMSP, with a stronger contribution from the groups Gammaproteobacteria and Alphaproteobacteria (other than Roseobacter). The different bacterial assemblages were associated with two surface water masses: the Arctic Surface (AS) water, and the warmer and saltier Baffin Bay Surface (BBS) water. In BBS, which showed a higher bacterial abundance, the DMSP uptake was higher than in AS. Those results show that the alteration of water mass characteristics anticipated by current climate models could affect the DMS(P) dynamics and the resulting DMS flux to the atmosphere.

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Le paysage arctique est un mélange d’étendues désertiques, fouettées par les vents, et d’une grande diversité d’écosystèmes aquatiques. Confronté à des augmentations de température nettement supérieures à la moyenne globale qui modifient les propriétés de ces paysages, l’Arctique est un site d’étude stratégique pour suivre les impacts des changements climatiques sur les communautés microbiennes endogènes. Caractéristique importante des écosystèmes arctiques, la cryosphère commence déjà à atteindre des seuils de non-retour le long de la côte nord de l’île d’Ellesmere. Dans les lacs, la combinaison naturelle des basses températures, de la variabilité de l’irradiance et de la faible teneur en nutriments inorganiques limite la production primaire et la croissance de nombreux organismes. La richesse des microorganismes dans ces systèmes est le résultat d’une diversité de stratégies adaptatives et nutritives. Ainsi, les changements observés dans les couverts de glace auront des impacts sur l’activité biologique de ces lacs. Contribuant à celle-ci, les protistes, eucaryotes unicellulaires microscopiques, exploitent une large gamme des ressources de carbone et d’énergie, incluant la phototrophie, la prédation et la combinaison des deux, la mixotrophie. Cette thèse cherche à déterminer la contribution des mixotrophes à la structure des communautés de protistes dans les lacs arctiques, et à développer la connaissance sur leurs réponses potentielles aux conditions environnementales changeantes. Le lac Char, le lac A et le lac Ward Hunt ont été sélectionnés pour leurs propriétés limnologiques distinctes et pour investiguer la biodiversité de leurs communautés de protistes en Aout 2008. La microscopie, les pigments et les banques de clones du gène de l'ARN de la petite sous-unité ribosomale 18S indiquent la dominance des chrysophytes, des protistes principalement mixotrophes, dans les trois lacs. Pour le lac A, l’été 2008 était marqué par la perte d’un couvert de glace permanent, créant des conditions d’eau libre inhabituelles. Le séquençage à haut-débit de la région V4 du gène 18S ARNr révèle le contraste entre les communautés homogènes dans la colonne d’eau marquée d’une stratification méromictique sous le couvert de glace en mai 2008 et les variabilités spatiales établies en août 2008 dans la colonne d’eau libre de glace ainsi qu’en Juillet 2009 sous un couvert de glace normal. Ces résultats illustrent l’importance qu’ont les facteurs environnementaux, tel que l’irradiance, sur les communautés de protistes. Pour examiner plus attentivement le rôle de la lumière et investiguer l’impact de la disponibilité des proies, nous avons entrepris une expérience de lumière/dilution au lac Ward Hunt. Le pyroséquençage de la région V4 de l’ARN ribosomal ainsi que son gène révèlent des différences taxonomiques entre les deux traitements d’irradiance, suggérant une divergence du type de mixotrophie entre une dominance de dinoflagellés essentiellement brouteurs à faible irradiance et de chrysophytes bactérivores sous une forte lumière. Cette thèse révèle la diversité des protistes et leur variation saisonnière au sein des lacs arctiques, et offre un aperçu de l’importance des conditions environnementales sur la stratégie mixotrophe adoptée par les communautés de protistes. / The Arctic region is a blend of stark windswept landscapes interwoven with a wide diversity of freshwater ecosystems. Presently confronted by temperature increases well above global average, causing changes in landscape and aquatic properties, the Arctic is a strategic area to study the impact of climate change on endogenous microbial communities. Ice is a crucial characteristic of Arctic ecosystems and has already begun to cross thresholds along the northern coastline of Ellesmere Island. In lakes, the effects of cold temperatures, variable irradiance and low inorganic nutrients combine to restrict primary production and growth of most organisms. The established richness of microorganisms present in these systems is due to the high diversity of their adaptive and nutritive strategies. Hence, the observed shifts in ice cover regimes of lakes will have impacts on their biological activity. Of these microbial components, the protists, unicellular eukaryotes, exploit a wide range of carbon and energy resources from phototrophy to predation and the combination of both, mixotrophy. The subject of this research was to determine the contribution of mixotrophs to protist community structure in Arctic lakes, and to develop knowledge of their potential response to the changing environmental conditions. Char Lake, Lake A and Ward Hunt Lake, three limnologically different lakes, were chosen to investigate the biodiversity of protists in August 2008. Microscopy, pigments and 18S gene clone libraries revealed a dominance of each lake by chrysophytes, prominent mixotrophic protists. At Lake A, the summer of 2008 was marked by a loss of ice-cover, creating atypical open-water conditions. High-throughput sequencing of the V4 region of the 18S ribosomal RNA gene revealed the contrast between the homogenous community structure within the ice-covered water column of May 2008, despite the sharp physico-chemical meromictic stratification within the lake, and the established spatial variability of the protist communities under the ice-free conditions of August 2008 and ice-covered conditions of July 2009. These results illustrate the importance of varying environmental factors, such as underwater irradiance, in shaping protist communities. To further examine the role of light and to investigate the impact of low prey resources, we conducted a light/dilution experiment at Ward Hunt Lake. Pyrosequencing of the V4 region of the 18S ribosomal RNA, along with the gene, showed taxonomic differences under the two light conditions, suggesting a divergence in the dominant type of mixotrophy, with dominance of primarily microflagellate grazers, the dinoflagellates, under low irradiance, and of bacterivorus chrysophytes in the high light treatment. This thesis research underscored the diversity of mixotrophs and their seasonal variations in Arctic lakes, and provided insights into the importance of environmental conditions on the mixotrophic strategy adopted by protist communities.

La forte variabilité interannuelle du recrutement chez les poissons marins représente l’une des principales sources de problèmes dans la gestion des stocks. Les hypothèses centrales en océanographie des pêches associent la variabilité de la force du recrutement à la variabilité dans la croissance larvaire. Une croissance rapide favoriserait la survie des larves par la réduction de la période de vulnérabilité extrême à la prédation. Cette étude visait à tester l’hypothèse selon laquelle l’apparition d’une forte classe d’âge résulte de la combinaison entre un milieu favorable à la croissance rapide et un relâchement des pressions de sélection pour la croissance rapide chez le maquereau bleu du sud du golfe du Saint-Laurent. Les larves de maquereau ont été capturées sur le plateau madelinien durant quatre étés consécutifs (1997-2000) comprenant une année de fort recrutement (1999) et trois faibles classes d’âge (1997, 1998, 2000). L’âge et la trajectoire de croissance de chaque individu d’un sous-échantillon ont été déterminés par la lecture de l’otolithe sagitta. La sélectivité alimentaire et le succès d’alimentation des larves ont été mesurés par l’analyse du contenu stomacal couplée à la quantification des proies potentielles retrouvées dans le milieu au moment de la capture. Nos résultats montrent que l’année de fort recrutement 1999 s’est distinguée par la combinaison d’un potentiel de croissance élevé, reflétant des conditions environnementales optimales, et d’un relâchement des pressions de sélection pour la croissance rapide dues à la prédation. Les trois années de faible recrutement ont plutôt été caractérisées par un faible potentiel de croissance et/ou de fortes pressions de sélection pour la croissance rapide. Les larves ont fortement sélectionné les stades nauplii du copépode Pseudocalanus sp. dès la première alimentation, puis les cladocères et les larves de poissons lors de la deuxième phase du stade larvaire. Le succès d’alimentation et la croissance des jeunes larves ont été reliés à la disponibilité de la proie préférée par une fonction d’Ivlev, indiquant l’atteinte de la satiété à une biomasse de nauplii de Pseudocalanus sp. de 1 µgC L-1. Après le stade de la première alimentation, la croissance a augmenté linéairement en fonction de la température pendant les quatre années à l’étude. Les années de fort recrutement seraient donc caractérisées par la forte abondance de la proie préférée lors de l’initiation de l’alimentation exogène, une température élevée durant la seconde phase du stade larvaire, ainsi que de faibles pressions de prédation pendant l’ensemble de la vie larvaire. / In marine fish, year-to-year variability in recruitment is tremendous and represents one of the main sources of problems for fisheries management. The central hypotheses in fisheries oceanography relate the variability in recruitment strength to that in larval survival. Fast growth would enhance larval survival by shortening the period of extreme vulnerability to predation. The objective of this study was to test the hypothesis that strong recruitment in Atlantic mackerel from the southern Gulf of St. Lawrence occurs only in years when environmental conditions favour fast growth, and selection for fast growth is weak. Mackerel larvae were captured on the Magdalen Shallows during the summer of four consecutive years (1997-2000) which comprised an exceptionally strong year class (1999) and three years of low recruitment (1997, 1998, 2000). Age and individual growth trajectory of a larval sub-sample was determined by the analysis of sagittal otoliths. Prey selectivity and feeding performance were assessed by the examination of gut content coupled to the quantification of potential prey available at time of capture. Our results show that the 1999 strong year class resulted from the unique combination of high growth potential reflecting optimal environmental conditions, and low selection for fast growth due to predation. The three years which yielded low recruitment were rather characterized by weak growth potential and/or strong selection for fast growth early in life. Mackerel larvae strongly selected for nauplii stages of the copepod Pseudocalanus sp. at first feeding, and for cladocerans and fish larvae during the late larval stage. Feeding performance and growth of first-feeding larvae followed an Ivlev function relative to preferred prey availability and reached a satiation threshold at a Pseudocalanus sp. biomass of 1 µgC L-1. Past the first-feeding stage, growth increased linearly with temperature over the complete thermal range encountered during the four years. Strong year classes would thus emerge in years characterized by high abundance of the preferred prey at the initiation of exogenous feeding, relatively warm temperature following the first-feeding stage, and weak predation pressure through the whole larval stage.

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