Le picoplancton La photosynthèse à l’échelle du micron Daniel Vaulot Station Biologique de Roscoff CNRS and Université Paris 6, France

Plan Le découverte du picoplancton Comment étudier le picoplancton ? Combien d’espèces de picoplancton ? Le picoplancton, ca sert à quoi ? Gènes et Génomes …

Les algues microscopiques Matériel nécessaire: * 4 micros (demander à l'enseignement deux de plus) * Caméra Vidéo * Préparer des lames permanetes avec des diatomées. * Flacons avec différentes couleur d'algues (brunes, vertes et rouge) + Montrer les flacons en début de présentation en demandant ce qui donne de la couleur à l'eau + Ensuite préparer une lame pour tout le monde Le phyto-plancton

* 1 micron = 1 millième de mm Le phytoplancton est composé d’algues de très petite taille entre 200 et 0.6 microns*. Sa concentration varie de quelques dizaines de cellules par litre à plus de 100 millions. * 1 micron = 1 millième de mm

On utilise un microscope pour l ’observer

Comme les plantes, le phytoplancton contient de la chlorophylle La chlorophylle est localisée dans les chloroplastes

Le phytoplancton est responsable de la photosynthèse dans les océans Etats Unis OcéanPacifique

Les différents types d’algues du phytoplancton Diatomées Dinoflagellés Coccolithophoridés

La découverte du picoplancton

Microscopie en fluorescence

Synechococcus découvert en 1979 par J. Waterbury Prochlorococcus découvert en 1985 par P. Chisholm

Comment étudier le picoplancton ? Microscope électronique

Cytomètre en flux

Détection de fluorescence Le cytomètre en flux détecte la fluorescence Laser Taille Fluorescence Détection de fluorescence

Chlorophylle Taille

Cultiver le picoplancton

Combien d’espèces de picoplancton ?

Prochlorococcus - Synechococcus Bactéries (pas de noyau) Taille : 0,6 x 1,0 µm L’organisme le plus abondant de la planète Présent de 40 °N à 40 °S Entre 0 et 150 m de profondeur Synechococcus Diamètre : 0,8 x 1,2 µm Le cousin de Prochlorococcus Abondant dans les zones côtières

Micromonas pusilla Une algue verte découverte en 1952

Ostreococcus tauri Une autre algue verte découverte en 1994 La plus petite cellule à noyau : 0.8 um

Bolidomonas Une algue brune découverte en 1996

Florenciella parvula Découverte en 2000

L’arbre du vivant

Comment reconstruire l’arbre du vivant ? Caractères visibles 4 Membres Poils Squelette osseux Vertébres

Utilisation de l’ADN                                                                                                                         Initialement 25 M années 50 M années

L’ADN peut être analysé A partir des cultures A partir du milieu naturel

Le picoplancton est très diversifié Entamoeba Acanthareans Dictyostelium discoideum Kinetoplastida Haplosporidia Euglenida Polycystinea ? Myxomycetes# Vahlkampfiidae Foraminifera Perkinsozoa Giardia# Diplomonadida Alveolates Group I (OLI11001) Microsporidia Alveolates Group II (Amoebophyra) Trichomonadida Dinoflagellates Thermococcus barophilus Apicomplexa/Ciliates Rhodophyceae + Cryptophyceae nucleomorph Stramenopiles heterotroph B Novel red algae? Rosko II Stramenopiles heterotroph A ? Cryptophyceae nucleus Diatoms Eustigmatophyceae Bolidophyceae Raphidophyceae Acanthamoeba/ Hartmannella Chrysophyceae Phaeophyceae Apusomonas proboscidea Dictyochophyceae Pelagophyceae Eucaryotes supérieurs Plasmodiophorida 0.10# Choanoflagellates Chlorarachniophyceae nucleus Glaucocystophyceae env.OLI019 + OLI032 Plantes vertes Cercozoa Haptophyta

Le picoplancton est très diversifié Baldauf 2003, Science

Prasinophytes Guillou et al. 2004

Heterokontes

Echantillons naturels

Pacifique Equatorial Group II Group I Moon et al. 2001, Nature

Espèces picoplanctoniques non cultivées ? Baldauf 2003, Science

Marqueurs cellulaires Chlamydomonas Bolidomonas Marqueur reconnaissant toutes les cellules à noyau Marqueur Bolidomonas

Picoplancton au large de Roscoff données F. Not

Visualiser des groupes non-cultivés Noyau Sonde Pigment photosynthétique ? Valentin and Not, in prep.

Quel est le rôle du picoplancton ?

La chaîne alimentaire

Vent UV Nitrates Phosphates Fer Prochlorococcus 100 000 / ml Synechococcus 10 000 / ml Microzooplancton 100 / ml Picoeucaryotes 1 000 / ml Bactéries 1 000 000 / ml Virus 10 000 000 / ml Nitrates Phosphates Fer

Une boucle plutôt qu’une chaîne

Gènes et Génomes ?

ADN Chez l’homme 46 chromosomes 3 milliard de lettres 80 000 gènes Prochlorococcus 1 chromosome 1.6 millions de lettres 1 700 gènes

Le génome de l'océan... Venter et al. 2004 : Mer des Sargasses 1800 nouvelles "espèces" 1,280,663 nouveaux gènes 12 génomes à peu près complets diversité des protéorhodopsines

Extrême diversité...

En résumé Le picoplancton est très petit (moins de 2 micron) mais très diversifié Il joue un rôle considérable dans le fonctionnement des écosystèmes océaniques Il offre un intérêt pour beaucoup de disciplines de la biologie