Les Scléractiniaires symbiotiques (coraux) qui se développent dans des eaux oligo-trophes survivent grâce à une utilisation optimale des nutriments tels que le phosphore et l'azote. Alors que l'utilisation de l'azote par les coraux a été bien étudiée, ce n'est pas le cas du phosphore. L'enjeu principal de cette thèse a été d'évaluer l'utilisation du phos-phore inorganique et organique dissous (PID, POD) par les coraux dans diverses condi-tions environnementales, ainsi que leurs besoins métaboliques en phosphore. Les résul-tats obtenus ont montré que l'absorption de PID, mesurée par déplétion dans le milieu, et de POD, mesurée via l'activité de l'alcaline phosphatase, dépendent de l'éclairement, de la présence de Dinoflagellés symbiotiques dans les tissus coralliens, de la présence d'azote inorganique, et du statut nutritionnel de l'hôte (réplétion en phosphore organique particulaire, POP, ingéré sous forme de plancton). Lors d'un stress de température, seul ou combiné à une acidification du milieu, l'absorption de PID a été affectée. Sous l'effet d'un enrichissement du milieu en PID, la photosynthèse et la calcification corallienne ont été augmentées, suggérant qu'en conditions oligotrophes, la symbiose est limitée par le phosphore. Enfin, des analyses en résonance magnétique nucléaire ont montré que le phosphore se trouve principalement sous forme de phosphate dans la symbiose, mais aussi de phosphonates chez l'hôte, et de polyphosphates et esters de phosphate chez les symbiotes. Un premier bilan de l'importance relative du PID, POD et POP a été établi à l'issue de ce travail, et un examen critique des outils permettant d'évaluer la limitation par le phosphore a été réalisé.

Les coraux constructeurs de récifs se développent généralement dans des eaux oligotrophes (i.e. : faibles concentrations en azote et phosphore (N, P)). Cette limitation se voit accentuée avec le réchauffement climatique. Cependant, aux abords des côtes, l'eutrophisation des eaux entraîne un excès de sels nutritifs, pouvant provoquer la rupture de l'association corail-dinoflagellés. Les buts principaux de cette thèse ont été d'évaluer: 1) l'utilisation de l'azote et du phosphore inorganique par les coraux dans diverses conditions environnementales; 2) l'effet d'une limitation ou d'un enrichissement en azote et/ou phosphore sur la physiologie corallienne. Les résultats ont montré que la forme et la source de N n'ont pas les mêmes effets sur la physiologie des coraux et que cet effet dépend également de la disponibilité en P. Sous faibles concentrations de P, un enrichissement en NH4+ stimule le métabolisme et maintient l'association symbiotique en période de stress. Au contraire, un excès de NO3- affecte négativement les processus de photosynthèse et de calcification, entrainant un blanchissement. Ces effets sont exacerbés en présence de matière organique particulaire, mais estompés en présence de phosphore. En effet, les résultats ont montré une très grande dépendance entre la présence en P et la santé corallienne. Ainsi, en période de stress thermique, les coraux ont la capacité d'augmenter leur taux d'absorption de phosphore. Ces travaux apportent des éclaircissements sur les relations existant entre la disponibilité en sels nutritifs et l'équilibre nutritionnel au sein de la symbiose, et devraient permettre d'affiner les stratégies de gestions des écosystèmes récifaux. / Reef building corals are usually thriving in oligotrophic areas, characterized by low concentrations in inorganic nutrients, such as nitrogen and phosphorus. More, nutrient starvation is known to increase with global warming. However, along the urban coasts, water eutrophication induces nutrient excess, which could lead to the breakdown of the coraldinoflagellate symbiosis. The major aims of this thesis were to assess: 1) the use and uptake capacities of inorganic nitrogen and phosphorus by tropical corals according to environmental parameters; 2) the effects of nutrient limitation or enrichments in nitrogen and/or phosphorus on reef coral physiology. Results showed that corals response differed according to the chemical form, source of nitrogen and to the availability of phosphorus in the reef environment. In the presence of low phosphorus concentrations, ammonium supplementation enhanced coral metabolism and allowed coral colonies to overcome thermal stress. Conversely, nitrate enrichments negatively impacted photosynthesis and calcification processes, increasing coral bleaching susceptibility. These deleterious effects were enhanced when combined with organic matter supplementation, but repressed with addition of phosphorus. Indeed, results highlighted the tight relationship existing between phosphorus availability and coral health. During thermal stress, corals were able to increase their phosphorus uptake, this latter nutrient being essential for the holobiont metabolism. These outcomes shed a light into how marine symbioses cope with eutrophication, which is urgently required to refine risk management strategies.

La mer Méditerranée en période stratifiée est une zone ultra-oligotrophe carencée en P. La production procaryotique hétérotrophe étant, comme la production primaire, souvent limitée par la biodisponibilité en phosphate (P), en Méditerranée, les flux d'assimilation de Pi et d'incorporation de leucine dans les protéines ont été particulièrement étudiés dans ce travail de thèse. Cette étude est focalisée sur la mesure des flux spécifiques d'assimilation des populations picoplanctoniques (Synechococcus = Syn, Prochlorococcus=Proc, picophytoeucaryotes=Pic, procaryotes hétérotrophes=Hprok) et sur les contribution à l'échelle cellulaire aux flux globaux, au travers de l'estimation de leurs aptitudes de compétition vis-vis de la limitation en Pi, en combinant le marquage radioactif et le tri cellulaire par caryométrie en flux. Les données ont été acquises dans le cadre de la campagne transméditerranéenne multiidisciplinaire BOUM (jui-juillet 2008). Toutes les populations étudiée participent significativement aux flux d'assimilation de Pi dans le compartiment microbien, lequel est dominé par les Hprok en surface et les cyanobactéries autour du maximum profond de chlorophylle et jusqu'au bas de la zone euphotique : Proc au large et Syn en zone moins ultraoligotrophe. Les caractéristiques cinétiques de ces mêmes populations ont montré qu'avec ses fortes valeurs de Vmax et de Kt+Sn, Syn est la plus capable des populations à répondre rapidement à des apports pulsés en Pi, tandis que Proc et Hprok présentent une forte affinité pour le Pi, i.e. de bonnes aptitudes de compétition aux plus faibles concentrations. La population des Proc aux flux d'incorporation total de leucin n'est pas négligeable (jusqu'à 30%). Compte tenu du caractère ubiquiste et du succès écologique (en abondance) des Proc dans les océans, il semble que la mixotrophie soir une stratégie suivie très adaptée aux environnement oligotrophes. La forte participation (jusqu'à 42 %) des Hprok à faible contenu en acides nucléiques (bactéries de type LNA) par rapport à celle de la communauté totale a été mise en évidence, en particulier dans les eaux de surface, et confirme la forte contribution de ce groupe cytométrique à la production procarytique hétérotrophe dans les systèmes oligotrophes. / The Mediterranean Sea is know as an oligotrophic P-depleted area, where reduced exogenous nutriment suplly to the euphotic zon push microorganisms into intense competition for nutritive resources. For instance, heterotrophic prokaryotic production may, like photosynthesis, be limited by the availability of phosphate (Pi). Thus, this study aimed at investigating Pi assimilation and leuvine incorporation into proteins among different picoplanktonic populations ; heterotrophic prokaryotes (Hprok), Synechococcus (Syn), Prochlorococcus (Proc) and picophytoplankton. More precisely, cell-specific Pi assimilation rates and cell-specific leucine incorporation rates were determined using flow cytometry coupled to cell storing. Data were acquired during the trans-Mediterranean cruise BOUM (June-July 2008). All microbial populations sorted significantly participated to Pi assimilation fluxes, which were dominated, in terms of contribution to the whole-sea water activity, by Hprok wihin surface layers and cyanobacteria in vicinity of the deep chlorophyl maximun (Proc in open sea and Syn at more coastal stations ) and below.Specific kinetic characteristics of Pi uptake showed Syn to be adapted to Pi pulses, owing to their heigher Vmax and k+Sn. At the opposite, Proc and Hprok were more adapted to lower concentrations due to a better affinity for Pi. Proc., detected at the vicinity of the deep chlorophyll maximum, participated actively to leucine incorporation rates of the bulk community (up to 30 %), confirming mixotrophic capacity as a survival strategy in oligotrophic environments. Hprok cells with low nucleic acid content (LNA cells) contributed up to 42% to the bulk leucine incorporation prokaryotic production in oligotrophic waters

Focalisé sur le groupe phytoplanctonique des diatomées, ce travail de thèse a permis d'étudier l'impact du réchauffement climatique et de l'acidification des océans afin d'appréhender la réponse de ce taxon au changement climatique actuel. L'augmentation de la pCO2 atmosphérique depuis la première révolution industrielle est à l'origine de l'augmentation de la concentration en carbone inorganique dissous (DIC) dans l'océan de surface, et donc d'une acidification des océans à laquelle s'ajoute un réchauffement de l'océan de surface conduisant finalement à l'extension des zones oligotrophes très stratifiées et pauvres en sels nutritifs. Différentes approches in situ et au laboratoire ont donc été utilisées lors de ce travail de thèse afin de mieux comprendre la place des diatomées dans une province oligotrophe et d'apprécier ensuite leur réponse à un réchauffement et une acidification dans un «chémostat oligotrophe», limité en phosphate. / Specifically orientated on the diatoms' phytoplanktonic group, this work tryed to understand the impact of warming and ocean acidification on diatoms and aimed at understand the taxon's response to the ongoing climate change. Amospheric pCO2 increase since the first industrial revolution lead to the augmentation of dissoveld inorganic carbon (DIC) concentration in the surface ocean, and thus to the ocean acidification, accompanied by an ocean surface warming leading finally to the extension of oligotrophic areas well stratified and nutrient depleted. Different in situ and lab techniques were used in order to better understand the diatom role in oligotrophic system and their response to warming and acidification in an oligotrophic chemostat, limited by phosphate.