Adaptation du phytoplancton – PhytAdapt

Le plancton est un ensemble d?organismes présents dans les océans, représentant jusqu?à 98% de la biomasse océanique. Le phytoplancton regroupe les organismes autotrophes, responsables de la majeure partie de l'oxygène présent dans l'atmosphère, i.e. la moitié de la quantité totale produite par photosynthèse. Sa capacité à convertir l'énergie lumineuse en sucre est à la base de la chaîne alimentaire océanique. De plus, en fixant le CO2, il diminue l?effet de serre, jouant ainsi un rôle essentiel dans la régulation des changements climatiques. Enfin, il est aussi impliqué dans plusieurs processus biogéochimiques d?importance globale, comme la silicification, et participe donc activement à la structuration biogéochimique de la planète. Le phytoplancton est probablement affecté par les changements climatiques, bien que l?importance de ce phénomène soit inconnue. Afin d?améliorer notre compréhension de ces organismes, une caractérisation de la physiologie des principaux groupes de la composante eucaryote est nécessaire. Dans ce projet, nous proposons d?étudier la photosynthèse à partir d?informations génomiques chez les prasinophytes et les diatomées à travers la création d?un réseau exceptionnel de compétences. Ces deux classes d?organismes sont largement présents en milieu marin, et sont issues de processus évolutifs très différents: les prasinophytes ont émergés à la base de la lignée verte, alors que les diatomées sont issues d?une endosymbiose secondaire dans la lignée des chromalvéolés. Nous nous concentrerons d?abord sur Ostreococcus tauri, et la diatomée pennée Phaeodactylum tricornutum. Plusieurs ressources importantes comme les génomes, des ESTs, des outils de génétique inverse, l?étude par spectroscopie non invasive, et l?existence de différents écotypes isolés sur différents sites sont disponibles chez ces deux organismes. Grâce à ces ressources, nous analyserons en détail la croissance, des paramètres photosynthétiques (rendement photochimique, dissipation énergie en excès) et physiologiques (assimilation des nutriments, dynamique de population) dans une gamme de conditions écologiques pertinentes (e.g. différentes sources azotées, différentes biodisponibilités en fer) dans des cultures de laboratoire et pour les différents écotypes disponibles. Ces études nous révéleront à la fois les mécanismes de base de l?activité photosynthétique en milieu marin, ainsi que les différentes stratégies d?acclimatation/ adaptation dans les océans. Ces études sont susceptibles de révéler des différences importantes, par exemple, dans la façon dont les électrons en excès sont déviés de l?assimilation du CO2 vers d?autres processus redox ayant lieu soit dans le plaste soit dans d?autres compartiments cellulaires. Nous étudierons comment ces réactions sont modulées selon les conditions de croissance et/ou de stress. Nous isolerons aussi des souches d?Ostreococcus et de Phaeodactylum pour étudier leur comportement dans leur environnement naturel (respectivement le Golfe du Lion et la baie de Plymouth (R.U.)). Leur physiologie et les relations génétiques par rapport aux souches modèles seront étudiées, grâce à une approche de génomique comparative. Leurs propriétés photosynthétiques seront corrélées aux conditions physico-chimiques de leur l?environnement. Enfin, une approche de modélisation nous permettra d?obtenir deux informations fondamentales: i) comparer la capacité de fixation du carbone in situ, avec les estimations théoriques qui sont basés sur des mesures de fluorescence à la surface de la mer, ii) évaluer la distribution de différentes écotypes, et leur dynamique de population. Grâce à cette approche multidisciplinaire, nous pourrons donc répondre à des questions fondamentales sur la croissance et l'activité photosynthétique de deux groupes clés du phytoplancton marin, et fournir des bases expérimentales solides pour une évaluation correcte des taux de fixation de carbone dans différentes régions océaniques.