Thèse de 3e cycle--Géologie--Dijon, 1963. / Bibliogr. p. 181-187.

La stratification thermique d'un lac, caractérisée par la présence d'une thermocline, est un déterminant important dans la distribution verticale de la communauté planctonique. L'objectif de la présente étude est de déterminer l'effet de l'abaissement de la thermocline sur les communautés de zooplanctons et de phytoplanctons. Pour ce faire, une simulation de ce phénomène a été réalisée dans un bassin (de trois au Lac Croche, Québec, Canada) en utilisant un instrument mélangeant la colonne d'eau. Diverses variables furent échantillonnées en profils verticaux au point le plus profond de chacun des bassins durant deux étés: une année témoin (2007) et une année d'expérimentation (2008). Ces variables sont relatives à la physico-chimie de l'eau ainsi qu'aux caractéristiques de la communauté planctonique. Le bassin expérimental fut mélangé dès le printemps 2008. Les mesures prises durant l'expérimentation sont comparées aux mesures de l'année témoin et aux mesures des deux autres bassins. Un des bassins étant un témoin et l'autre un témoin uniquement au niveau de la turbulence car sa thermocline s'est aussi abaissée suite à l'expérimentation. Les résultats obtenus démontrent que le mélange a entraîné un abaissement de la thermocline, de 5 m en août 2007 à 8 m en août 2008 dans le bassin expérimental et de 5 m à 6,5 m dans le bassin intermédiaire. Cette variation a engendré une modification de la distribution verticale du plancton. De plus, l'abaissement a avantagé les algues vertes, les algues brunes ainsi que les cryptophytes. Le mélange accru a avantagé les algues vertes ainsi que certains zooplanctons, les rotifères et les copépodes cyclopoïdes. Seules les cyanobactéries ont présenté une réponse négative à la hausse de la turbulence. L'abaissement de la thermocline est une conséquence envisagée des changements climatiques, des feux de forêt ainsi que des coupes forestières. Les résultats obtenus dans ce projet pourraient ainsi aider à prédire les variations futures des populations planctoniques et guider les stratégies de conservation des écosystèmes aquatiques. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Phytoplancton, Profondeur de mélange, Thermocline, Turbulence, Zooplancton.

Th.--Sci. nat.--Lille 1, 1979. N°: 452.

Th.--Sci. phys.--Lille 1, 1980. N°: 503. / Extr. en partie de Remote sensign of environnement, 7, 1978, 235-248 ; de Proceedings of the 11th international symposium on remote sensing of environment, 1977, 1021-1033 ; de Oceanologica acta, 1, 1978, 265-269 ; de Boundary-layer meteorology, 18, 1980, 247-267 ; de Proceedings of symposium ERIM Ann Arbor, 1979 et de COSPAR-SCOR-IUCRM symposium, Venise, 1980.

Reproduction de : Thèse doctorat : Sciences de la vie. Spécialité : hydrobiologie : Metz : 2003. / Titre provenant de l'écran-titre. Notes bibliographiques.

Th.--Sci.--Université de Paris VI, 1987. / Bibliogr. p. 263-291.

El microzooplancton (protistas fagótrofos en el rango de tamaño comprendido entre 20 y 200 μm), es uno de los principales consumidores del fitoplancton en una gran variedad de ambientes marinos. En ambientes costeros, los procesos de eutrofización pueden modificar la regulación bottom-up de los productores primarios. Por ello, es importante conocer el rol de los consumidores, ya que éstos establecen en gran medida la acumulación de biomasa fitoplanctónica. Durante este estudio, se analizó la calidad ambiental y el impacto del consumo del microzooplancton en dos sitios dentro del Estuario de Bahía Blanca; un sitio control (BM) y un sitio con mayor grado de eutrofización debido a la contaminación de origen cloacal (CV). El sitio CV mostró una mayor concentración de todos los nutrientes inorgánicos y de materia orgánica particulada, y una menor concentración de oxígeno disuelto y clorofila a. Asimismo, la composición planctónica fue marcadamente diferente. En CV, el fitoplancton fue más abundante y estuvo ampliamente dominado por pequeños flagelados mientras que en BM, se encontró una mayor proporción de diatomeas típicas de este ambiente. El microzooplancton fue más abundante en BM, aunque los ciliados mixótrofos fueron más importantes en CV. Si bien la concentración de nutrientes estimuló la productividad primaria en la mayor parte del estudio, en CV, la concentración excesiva de nutrientes tuvo un efecto negativo sobre el desarrollo del plancton. Por medio de la técnica de la dilución, se estableció que el promedio de productividad primaria consumida por el microzooplancton en ambos sitios fue del 87%. En el sitio CV se encontraron varias desviaciones de la linealidad de la respuesta de la tasa de crecimiento del fitoplancton (k) a la concentración de consumidores y a su vez, se encontró un desacople entre la tasa de consumo del microzooplancton y la tasa de crecimiento del fitoplancton a bajos valores de k. Los resultados indican que en CV, la concentración de preas aptas para el consumo del microzooplancton es menor en comparación a BM. Dado que la técnica de la dilución estima el consumo del microzooplancton sobre las presas autótrofas, se buscó identificar vías alternativas de transferencia de carbono dentro de la comunidad microbiana mediante la implementación de la técnica del fraccionamiento por tamaño. Esta técnica, permitió establecer que los nanoflagelados heterótrofos (NFH) también forman parte preferencial de la dieta del microzooplancton. A su vez, los NFH depredaron intensamente sobre las bacterias heterótrofas. En CV, se registró una menor presión de pastoreo del microzooplancton y NFH. Esto sugiere que en el sitio afectado por la contaminación cloacal, la capacidad de los consumidores de controlar la biomasa primaria es menor. Los resultados obtenidos por ambas técnicas mostraron que en el Estuario de Bahía Blanca, gran parte del carbono y nutrientes fluyen a través de la trama trófica microbiana. / Microzooplankton (phagotrophic protists in the size range of 20-200 μm), are major grazers of phytoplankton in most marine environments. In coastal areas, eutrophication may modify bottomup regulation of primary producers. Thus, it is essential to estimate the trophic role of consumers, since they set the magnitude of phytoplankton biomass accumulation. The present study aims to establish the environmental quality and the impact of microzooplankton grazing in two sites within the Bahía Blanca Estuary; a control site (BM) and a site with higher eutrophication level due to sewage pollution (CV). Several differences between sites were detected. In the first place, the sewage-polluted site showed a higher concentration of inorganic nutrients and particulate organic matter and a lower concentration of dissolved oxygen and chlorophyll a. Also, planktonic assemblage in both sites was significantly different. In CV, phytoplankton abundance was higher and was dominated by small flagellates while in BM, a higher contribution of typical diatoms was found. Microzooplankton abundance was higher in BM, although mixotrophic ciliates were higher in CV. While nutrients stimulated primary production during most of the studied period, the extreme concentration registered in CV, inhibited plankton development. The dilution technique was applied to assess the impact of microzooplankton grazing on primary production. The results showed that microzooplankton consumed 87% of daily primary production in both sites. In CV, the response of phytoplankton growth rate (k) to consumer’s density showed nonlinear behavior on several feeding experiments. Also, microzooplankton grazing rate did not respond to phytoplankton growth rate at low values of k. Results showed that the concentration of suitable prey for microzooplankton grazers was lower in CV. Since the dilution technique provides estimates of microzooplankton grazing on autotrophic preys, a complementary approach (i.e. sizefractionation method) was used to identify alternative pathways of carbon transfer within the microbial food web. The results showed that heterotrophic nanoflagellates (HNF) represented a preferential food item of microzooplankton. At the same time, HNF grazed heavily on heterotrophic bacteria. However, in CV, grazing pressure of microzooplankton and HNF was significantly lower, suggesting that the ability of consumers to control primary productivity in this site is lower. The data obtained by means of both techniques, suggests that most of the carbon and inorganic nutrients in the Bahía Blanca Estuary, flow through the microbial food web.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / Les rivières sont une composante majeure du paysage subarctique qui se transforme en réaction au réchauffement climatique, notamment par le dégel et l'érosion du pergélisol et par des changements de végétation et d'hydrologie. Cette transformation du paysage peut affecter les propriétés physico-chimiques des rivières qui le parcourent, avec des répercussions sur la composition des communautés microbiennes et, ultimement, sur le fonctionnement écosystémique non seulement des rivières, mais également des milieux côtiers dans lesquels elles se déversent. Cependant, malgré leur rôle clé dans les cycles biogéochimiques et les réseaux alimentaires, les communautés microbiennes sont peu caractérisées dans les rivières subarctiques, en particulier à la limite méridionale de la répartition du pergélisol, où les changements de paysage sont les plus rapides, et pendant la période de couverture de glace hivernale qui s'étend sur plus de la moitié de l'année. L'objectif principal de cette thèse était d'améliorer les connaissances sur le microbiome planctonique des rivières de hautes latitudes dans un contexte de paysage en transformation, incluant leurs zones de transition à la mer. Cet objectif a d'abord été atteint en évaluant la composition et les patrons de diversité des communautés microbiennes estivales, ainsi que les facteurs influençant ceux-ci, en utilisant le séquençage d'amplicons de deux fractions de taille, et en considérant les profils spatiaux dans deux paysages distincts: l'un caractérisé par un pergélisol isolé/sporadique au sud et l'autre par un pergélisol discontinu plus au nord, tous deux situés au Nunavik, Québec. Dans une deuxième approche, le séquençage d'amplicons a été combiné à une analyse métagénomique pour déterminer la composition et le potentiel fonctionnel des microbiomes aquatiques subarctiques sous la couverture de glace hivernale. Les petites rivières traversant un pergélisol sporadique fortement dégradé présentaient des propriétés limnologiques et une composition de communautés microbiennes différentes de celles des grandes rivières traversant le paysage de pergélisol isolé. L'échantillonnage d'un continuum hydrologique (lac-rivière-plume-baie) dans une région de pergélisol discontinu traversant des gradients de dégradation du pergélisol, de végétation et de salinité, a montré que les caractéristiques limnologiques et la composition de la communauté microbienne changeaient en aval le long du continuum et que les patrons de diversité et les variables affectant la structure de la communauté microbienne différaient selon le mode de vie bactérien (libre ou associé à des particules). Ces résultats suggèrent que la transformation des paysages nordiques influence les propriétés limnologiques et microbiologiques des rivières subarctiques du Nunavik et que cette influence peut varier en fonction du mode de vie bactérien. Cette influence est notamment due aux apports de matière organique dissoute, dont la concentration et la composition expliquaient en partie la variation observée de la structure de la communauté microbienne dans les deux régions. Certains taxa étaient ubiquitaires dans une large gamme de conditions environnementales dans la zone de pergélisol isolé/sporadique, ce qui suggère qu'une fraction de la population microbienne peut être résiliente aux changements environnementaux. L'échantillonnage hivernal de la Grande Rivière de la Baleine et de sa plume a révélé le potentiel de la communauté microbienne à utiliser diverses voies métaboliques pour acquérir de l'énergie et du carbone, incluant des composés aromatiques organiques terrestres. De plus, les propriétés limnologiques, la composition et la capacité métabolique des communautés microbiennes différaient en fonction de la profondeur de la rivière, ce qui suggère une influence des sédiments de fond en suspension, ainsi qu'en fonction de la salinité dans la plume. L'influence structurante de la salinité a également été observée pendant la saison estivale et était plus prononcée pour les eucaryotes microbiens que pour les procaryotes. Cette étude de thèse a démontré que les communautés microbiennes des rivières subarctiques sont taxonomiquement et fonctionnellement diverses, même pendant la période de conditions hivernales extrêmes. En caractérisant les procaryotes et les eucaryotes microbiens dans deux fractions de taille distinctes, à travers différents niveaux de stabilité du paysage et entre les saisons, cette thèse offre de nouvelles perspectives sur les microbiomes des écosystèmes lotiques traversant des régions affectées par le changement climatique. / Rivers are a major feature of the subarctic landscape, which is being transformed by climate change, permafrost thawing and erosion, and changes in vegetation and hydrology. This landscape transformation can affect the physico-chemical properties of the rivers that flow across them, with repercussions for the composition of microbial communities and ultimately for ecosystem functioning, not only of the rivers but also of their receiving coastal waters. However, despite their key role in biogeochemical cycles and food webs, microbial communities have been little characterized in subarctic rivers, especially at the southern limit of permafrost distribution where landscape changes are most rapid, and during the winter ice-cover period that extends for more than half of the year. The main objective of this thesis was to improve knowledge about the planktonic microbiome of high-latitude rivers in a context of landscape transformation, including their transition zones to the sea. This was firstly addressed by evaluating the composition and diversity patterns of summer microbial communities, as well as factors influencing these patterns, using amplicon sequencing of two size fractions, and by considering the spatial patterns in two landscapes: southern, isolated/sporadic permafrost and more northerly, discontinuous permafrost, both in Nunavik, Quebec. In a second approach, amplicon sequencing was combined with metagenomic analysis to determine the composition and functional potential of subarctic aquatic microbiomes under winter ice-cover. Small rivers crossing strongly degraded, sporadic permafrost had limnological properties and microbial community compositions that differed from those of larger rivers traversing the isolated permafrost landscape. Sampling of a hydrological continuum (lake-river-plume-bay) in a region of discontinuous permafrost, crossing gradients of permafrost degradation, vegetation, and salinity, showed that limnological characteristics and microbial community composition changed downstream along the continuum, and that diversity patterns and variables affecting microbial community structure differed according to bacterial lifestyle (free-living or particle-associated). These results suggest that the transformation of northern landscapes influences the limnological and microbiological properties of subarctic rivers in Nunavik, and that this influence may vary depending on bacterial lifestyle. This influence is mainly due to the inputs of dissolved organic matter, whose concentration and composition partly explained the observed variation in microbial community structure in the two regions. Some taxa were ubiquitous across a wide range of environmental conditions in the isolated/sporadic permafrost zone, suggesting that a fraction of the microbial population may be resilient to environmental change. The winter sampling of subarctic Great Whale River and its plume revealed the potential of the microbial community to use diverse metabolic pathways to acquire energy and carbon, including terrestrial organic aromatic compounds. In addition, the limnological properties, microbial composition, and metabolic capacity of the microbiomes differed depending on river depth, suggesting an influence of suspended bottom sediments, and on salinity in the plume. The structuring influence of salinity was also observed during the summer season and was more pronounced for microbial eukaryotes than prokaryotes. This thesis study has demonstrated that subarctic river microbial communities are taxonomically and functionally diverse, even during the period of extreme winter conditions. By characterizing prokaryotes and microbial eukaryotes in two distinct size fractions, across different landscape stabilities and between seasons, this thesis offers a new set of microbiome perspectives on river ecosystems traversing regions affected by climate change.

Titre de l'écran-titre (visionné le 23 mai 2023) / La découverte de la co-dépendance entre les communautés de microorganismes symbiotiques et leurs hôtes eucaryotes a redéfini l'unité biologique soumise à l'action des forces évolutives, à « l'ensemble de l'hôte et son microbiote symbiotique », appelé holobionte. Les holobiontes aquatiques sont retrouvés dans une multitude d'environnements extrêmes sur Terre, allant des sources d'eau chaude, aux profondeurs océaniques, aux calottes polaires, jusqu'aux cours d'eau contaminés par les métaux lourds. De plus en plus d'études montrent que l'établissement d'associations symbiotiques avec des microbes a permis à la diversité animale de se développer dans ces environnements hostiles. Les Poissons, retrouvés dans une étonnante diversité d'environnements contrastés, constituent d'excellents modèles pour comprendre la nature des symbioses hôte-microbiote, tant en termes de composition des communautés impliquées, que d'identification des facteurs environnementaux et génétiques qui modulent leurs interactions avec l'organisme hôte. Au contraire des microbiotes humains, nos connaissances sur le microbiote des Poissons en sont à leurs tous débuts. De manière générale, le projet de thèse visait à mieux comprendre l'influence des facteurs modulant les communautés bactériennes chez les Poissons, ainsi qu'à détailler la nature de l'interaction symbiotique existant entre ces communautés et leurs hôtes. Pour y parvenir, nous avons utilisé une approche holistique qui s'intéressait aux différentes composantes modulant les interactions hôte-microbiote chez différentes espèces de poissons amazoniens. Premièrement, nous avons caractérisé la composition et les facteurs environnementaux qui altèrent le bactérioplancton amazonien, ce dernier représentant la source principale de bactéries recrutées par les poissons. Un échantillonnage de bactérioplancton au sein d'un gradient physicochimique de 15 sites naturels a montré que les communautés bactériennes environnementales varient en composition et en activité selon le type d'environnement échantillonné, les Betaprotéobactéries dégradant le carbone humique étant particulièrement abondantes en eau noire, un milieu acide et pauvre en ions. Deuxièmement, nous avons tenté d'évaluer l'effet du génotype de l'hôte sur le recrutement du microbiote chez les poissons amazoniens, afin de déterminer s'il s'agit d'un facteur significatif pouvant moduler le microbiote des Poissons. Suite à la caractérisation du génotype et du microbiote bactérien de quatre espèces de piranha génétiquement proches, nous avons montré l'existence de corrélations significatives entre le génotype de l'hôte et la structure de son microbiote cutané, ce qui n'était pas le cas pour le microbiote intestinal. Par la suite, nous avons profité des particularités d'un système d'étude unique en Amazonie, où on observe un découplage génotype X environnement, afin de quantifier les contributions respectives du génotype du poisson-hôte, des paramètres physicochimiques environnementaux et de la composition du bactérioplancton à la composition du microbiote branchial, représentant une des communautés microbiennes icthyienne la plus exposée à l'environnement. Pour se faire, nous avons mené une étude comparative sur plusieurs populations génétiques de poissons échantillonnées dans des types d'eau ayant des profils physicochimiques contrastés, et avons montré que le recrutement des souches bactériennes environnementales dépend davantage de la composition de l'assemblage bactérien planctonique, que du génotype du poisson-hôte. Finalement, nous avons étudié la nature des interactions poisson-microbiote en milieu extrême, en tentant de comprendre si des fonctions bactériennes des symbiotes branchiaux sont essentielles à la survie des poissons en eau noire, un milieu acide et pauvre en ions imposant d'importants défis physiologiques pour les poissons résidents. La caractérisation simultanée du transcriptome de l'organisme hôte et de sa communauté microbienne chez quatre espèces de Poissons, collectées le long d'un gradient physicochimique comprenant plusieurs sites d'eau noire, suggère que les bactéries branchiales jouent des rôles essentiels dans la régulation des processus d'ionorégulation de l'hôte. Par exemple, l'expression de plusieurs systèmes de transport transmembranaire d'ions n'était observée qu'en cas de surexpression de certaines Betaprotéobactéries connues pour moduler la perméabilité membranaire eucaryote. La contribution du bactérioplancton dans cette interaction a été étudiée davantage par l'implantation d'un modèle de poissons axéniques (stériles) exposés à ce même gradient physico-chimique amazonien, mais dans différents environnements stériles/non stériles en laboratoire. Les résultats de cette dernière expérience ont révélé que les bactéries autochtones/endémiques de l'eau noire d'Amazonie jouent un rôle crucial dans la survie des poissons dans ce type d'eau, puisque l'absence de celles-ci provoque une mort rapide. En conclusion, ce projet de thèse contribue à démontrer l'importance de considérer le microbiote de l'hôte, tout comme le microbiote environnemental, dans les études concernant l'évolution et l'écologie des Poissons. / The discovery of the codependency between communities of symbiotic microorganisms and their eukaryotic hosts has redefined the biological unit subject to the action of evolutionary pressures, from the hosts only, to the hosts and their symbiotic microbiota, known as "holobionts". Aquatic holobionts are found in a multitude of extreme environments on Earth, including hot springs, deep oceans, icy waters of Antarctica, and streams contaminated with heavy metals. More and more studies show that in these hostile environments, it is through the establishment of symbiotic associations with microbes that animal diversity has been able to develop. Fish, which are found in an astonishing diversity of contrasting environments, constitute excellent models for understanding the nature of host-microbiota symbiosis, the composition of the communities involved, as well as the environmental and genetic factors that modulate their interactions with their host organisms. Unlike human microbiota, our knowledge of the fish microbiota is still in its infancy. In general, this thesis project aimed to better understand the influence of factors modulating fish bacterial communities, as well as to detail the nature of the symbiotic interaction existing between these communities and their hosts. To achieve this, we used a holistic approach that focused on the many components modulating host-microbiota interactions in different Amazonian fish species. Firstly, we characterized the composition and the environmental factors that alter Amazonian bacterioplankton, the latter representing the main source of bacteria recruited by fish. A sampling of bacterioplankton within a physicochemical gradient of 15 natural sites showed that environmental bacterial communities vary in composition and activity depending on the type of environment sampled, with humic-carbon-degrading Betaproteobacteria being particularly abundant in black water, an acidic and ion-poor environment. Secondly, we attempted to assess the effect of the host genotype on microbiota recruitment in Amazonian fish, to determine if it is a significant factor that can modulate fish microbiota. Following the characterization of the genotype and bacterial microbiota of four genetically similar piranha species, we evidenced the existence of significant correlations between the host genotype and the structure of fish skin microbiota, which was not the case for the gut microbiota. Subsequently, we took advantage of a unique study system in Amazonia, where fish genotype X environment decoupling is observed, in order to quantify the respective contributions of the fish host genotype, physicochemical parameters and bacterioplankton community composition in shaping the composition of the gill microbiota, one of the most environmentally-exposed community on fish hosts. To do this, we conducted a comparative study on several genetic populations of fish sampled in water types with contrasting physicochemical profiles, and showed that the recruitment of environmental bacterial strains depends more on the composition of the planktonic bacterial assembly, than on the genotype of the host fish. Finally, we studied the nature of fish-microbiota interactions in extreme environments, trying to understand whether there are bacterial functions expressed by symbiotic gill bacteria, that are essential for fish survival in black water, an acidic and ion-poor environment imposing significant physiological challenges for resident fish. The simultaneous characterization of the host gill and microbiota transcriptome of four fish species, collected along a physicochemical gradient including multiple blackwater sites, suggests that gill bacteria play essential roles in regulating host ionoregulatory processes. For example, the host expression of several transmembrane ion transport systems was only observed concurrently with the overexpression of specific Betaproteobacteria known to modulate eukaryotic membrane permeability. The contribution of bacterioplankton in this interaction was further studied by implementing an axenic (sterile) fish model exposed to this same Amazonian physico-chemical gradient, but in different sterile/non-sterile environments in the laboratory. The results of this latest experiment revealed that autochthonous/endemic Amazonian blackwater bacteria play key roles in the survival of fish in this water type, such that when hosts are devoid of bacteria, they do not survive in such an environment. In conclusion, this thesis project contributes to highlight the importance of considering the host microbiota, as well as the environmental microbiota, in studies concerning fish evolution and ecology.

Cette thèse avait pour but de déterminer les facteurs de contrôle du bactérioplancton suivant un gradient d'entrophisation. Dans une première étape des données de dynamiques saisonnières bactériennes, biologiques et physicochimiques ont été collectées. Puis, dans une seconde étape, l'impact des facteurs ascendants (ressources) et descendants (prédateurs) a été déterminé par des expériences in situ. La dynamique saisonnière bactérienne apparaît identique quel que soit le niveau trophique et les facteurs ascendants apparaissent prépondérants. Les expérimentations in situ ont montré que les dynamiques bactériennes sont fortement contrôlées par les ressources, même dans le milieu eutrophe. Alors que les prédateurs ont peu d'impact sur ces dynamiques. Les activités enzymatiques semblent dépendre plus des nutriments que de la diversité bactérienne. La prédation apparaît tel un contrôle de maintient de la diversité en limitant l'abondance des bactéries les plus compétitives