Acinetobacter sp. (Haynes et al. 2007). Ces expérimentations suggèrent que la dégradation
des carbohydrates (sucres) extracellulaires dérivés des diatomées dépend de réponses taxon-spécifiques et substrat-taxon-spécifiques au sein de la communauté bactérienne.
Les bactéries, les diatomées et les EPS dans le biofilm
Lorsqu’elles vivent en consortium, la présence des diatomées stimule la croissance des bactéries, même si ce n’est pas autant qu’en présence des EPS uniquement (Waksman & Butler 1937). En revanche, en cas de carence en nutriments, les diatomées entrent en compétition pour les nutriments avec les bactéries et la croissance bactérienne devient limitée (Waksman & Butler 1937). La croissance des bactéries hétérotrophes est également stimulée par la décomposition de diatomées mortes (Waksman & Butler 1937) en raison de la libération des sucres de réserves internes qui sont plus labiles que les EPS. L’absence de contamination bactérienne même avec de fortes densités microbiennes pourrait être due à un effet négatif de certaines substances produites par les diatomées sur les bactéries (Smith et al 1995). Bien que le terme EPS ait longtemps été utilisé pour désigner les exopolysaccharides, une part importante de protéines, sous la forme de glycoprotéines, compose les EPS. D’ailleurs les activités bactériennes protéolytiques peuvent être bien supérieures à celles des glucosidases (Smith et al 1992), suggérant que les protéines sont plus efficacement solubilisées que les polysaccharides.
Ainsi, trois composantes majeures interagissent dans le biofilm microphytobenthique (fig. I.10) : les diatomées d’une part, dont les déplacements sont à l’origine de la rythmicité de formation du biofilm, les EPS d’autres part, sécrétées principalement par les diatomées et dont la nature varie en réponse à de nombreux facteurs physiologiques et environnementaux, et enfin les bactéries hétérotrophes, élément clef du bon fonctionnement du système de par leur action de reminéralisation de la matière organique dont les EPS. La formation d’un consortium pourrait également avoir été rendue possible grâce à un effet inhibiteur de certaines EPS algales, qui inhiberait les contaminations bactériennes.
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Figure I.10 : schématisation des interactions entre les bactéries, les diatomées et les EPS dans
un biofilm microphytobenthique. Les EPS, la matière organique dissoute (MOD) et particulaire (MOP) sont groupés dans un cadre figurant la matière organique en général.
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Objectifs de la thèse
La conservation d’un écosystème passe d’abord par sa compréhension, notamment sur le plan trophique. Il est essentiel de déterminer les flux de matière et de comprendre leur déterminisme au sein des vasières afin de pouvoir apporter des solutions de gestion adaptées, ainsi que d’anticiper les effets des changements climatiques et de l’activité humaine, grâce à la modélisation. Le biofilm microphytobenthique est un élément central de cet écosystème, représentant un maillon essentiel de l’ensemble du réseau trophique benthique et pélagique des vasières. Aussi, la dynamique bactérienne, moins étudiée que celle des microalgues, doit encore être définie, avec comme fil conducteur le rôle déterminant de la sécrétion des EPS (quantité, dynamique, nature) dans cette dynamique bactérienne.
Ainsi, dans un premier chapitre, une étude à grande échelle a été conduite pour suivre, in situ et à deux saisons (hiver et été) les dynamiques des diatomées, des bactéries et des
EPS présentes dans le cm de vase de surface au cours d’une marée basse diurne. Les
corrélations entre ces valeurs ont également été étudiées afin de comprendre les interactions
prenant place au sein du biofilm microphytobenthique. Cette étude a couvert un cycle de
marée complet depuis les mortes-eaux où le biofilm n’a que deux courtes périodes pour se développer jusqu’aux vives-eaux avec des marées basses diurnes centrées sur le midi solaire.
Ce suivi sur le terrain a inclus une part non contrôlée (bien que quantifiée) de paramètres externes au biofilm et qui influent sur son développement, tels que des évènements de pluie ou la présence de consommateurs du biofilm tels que les hydrobies (Hydrobia ulvae).
Afin de valider les hypothèses émises lors de ce suivi sur le terrain, le deuxième chapitre décrit une étude conduite en conditions contrôlées dans un mésocosme tidal reproduisant la vasière et la marée en condition estivale. Ce suivi a permis d’éliminer la majeure partie des prédateurs bactériens mais aussi de suivre les activités enzymatiques et la production bactériennes, dont la logistique était trop difficile à mettre en œuvre lors du suivi sur le terrain.
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Les études alors conduites ont permis de suivre les variations des bactéries, des diatomées et des EPS différenciées selon leur degré d’attachement à la cellule (liées ou colloïdales) et leur taille (haut ou bas poids moléculaire). Il est attendu que ces composés aient des compositions variables, notammenent en terme de sucres, ce qui les rendrait donc plus ou moins labiles aux bactéries. La microscopie confocale à balayage laser associée à l’utilisation de lectines permet justement de visualiser et quantifier des monosccharides précis dans un biofilm et cela de façon non destructive. Il a été observé que les conditions naturelles pouvaient soumettre le biofilm à une carence en sels nutritifs et notamment en ammonium. Un tel état provoque une modification de la composition des EPS facilitant ainsi la distinction entre EPS colloïdales et liées, via leur marquage ainsi que leurs effets sur la dynamique bactérienne.
Aussi, le troisième chapitre décrit l’évolution de monosaccharides sécrétés dans un biofilm en croissance normale ou soumis à une carence en ammonium et son effet sur les bactéries au sein de biofilms cultivés sur des lamelles de verre en microcosme. L’objectif de cette partie est de mettre en évidence les compositions caractéristiques des différentes EPS sécrétées et définir leurs affinités avec le compartiment bactérien.
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