Master d’océanographie UE 106 ‘Diversité des organismes marins’ (DOM) Hypotheses on the role of the protistan rare biosphere in a changing world David A. Caron, Peter D. Countway Bazañez Tania et Pouget Lydie Master d’océanographie UE 106 ‘Diversité des organismes marins’ (DOM)

« Paradoxe du plancton » ??? Introduction Définitions Exemples Conclusion 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 John R. Dolan, CNRS « 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. » Taxons Métazoaires Alvéolés Straménopiles Chlorobiontes Fungi Cryptobiontes Cercobiontes Peter Countway, BLOS Les ‘protistes’ rassemblent l’ensembles des taxons ci-contre moins les Métazoaires. Emmanuelle Renard-Deniel, COM 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).

Seulement 10% de l'ensemble des OTU ont plus de 10 membres. Introduction Définitions Exemples Conclusion Seulement 10% de l'ensemble des OTU ont plus de 10 membres. Redessiné D’après Caron et al., 2009. Aquat Microb Ecol 57: 227-238 BIOSPHERE RARE

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.

65% des phylotypes sont observés à un seul temps 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 D’après Caron et al., 2009. Aquat Microb Ecol 57: 227-238 Les changements environnementaux ont un effet sur la composition taxonomique des taxons rares

2 µm Introduction Définitions Exemples Conclusion Cellule entière de Paraphysomonas imperforata (Zoom = x 9 000). Actinophryda Labyrinthulobiontes Oobiontes Chromobiontes 2 µm Straménopiles D’après Lim et al., 2001. The Journal of Eukaryotic Microbiology 48: 3, 247-257

Paraphysomonas imperforata Introduction Définitions Exemples Conclusion 10E4 Redessiné D’après Lim et al., 1999. Limnol Oceanogr 44: 37-51 Nanoplancton total Abondance cellulaire (ml-1) Paraphysomonas imperforata 10E3 10E2 1 10 Température Paraphysomonas imperforata sensible aux températures élevées donc variation de l’abondance 25 5 10 15 20 Température (°C) 1 10 10E6 10E5 10E4 10E3 10E2 Abondance cellulaire (ml-1) 1995 1996 Faible détectabilité Milieu enrichi avec organismes < 5 µm → préférence de Paraphysomonas imperforata pour ces organismes. 1995 1996

Etats-Unis Océan Atlantique Océan Pacifique Introduction Définitions Exemples Conclusion Etats-Unis Océan Atlantique Océan Pacifique Pacifique Nord, 1 station sur la côte ouest de la Californie Atlantique Nord, 3 stations différentes à l’Ouest des Bermudes

Zone euphotique de l’Atlantique Atlantique profond (2500 m) Introduction Définitions Exemples Conclusion Zone euphotique de l’Atlantique Pacifique (150 m) (500 m) (5 m) Pacifique (profondeur du maximum de fluorescence = CM) Pacifique (Echantillons d’Avril = CM et 5 m) bloom printanier Atlantique profond (2500 m) Redessiné D’après Caron et al., 2009. Aquat Microb Ecol 57: 227-238

Introduction Définitions Exemples Conclusion Abondance Abondance Changement environnemental Abondance Temps 1 Abondance Temps 2 Abondance Temps 3 Temps Métabolisme de la communauté 1 2 3 Redessiné D’après Caron et al., 2009. Aquat Microb Ecol 57: 227-238

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 Vaulot D, Eikrem W, Viprey M, Moreau H (2008) The diversity of small eukaryotic phytoplankton (<3 μm) in marine ecosystems. FEMS Microbiol Rev 32:795–820 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