Role des Rhizaria dans les cycles biogéochimiques de l'océan épi- et mésoplélagique – RhiCycle

-Imagerie in situ (underwater vision profiler 5 et 6)

-Composition élémentaire (carbon et silice) des Rhizaires marins

-Quantification des flux verticaux

-Quantification géochimiques des flux totaux (carbon et silice biogène)

Rhizaires :

- Quantification des contenus élémentaires chez ~1000 individus de Rhizaires et élaboration d'un modèle mathématique permettant la prédiction de ces contenus à partir d'une simple mesure de taille des spécimens

- Les Rhizaires possèdent des densités cellulaires en carbone anormalement faibles en comparaison d'autres groupes planctoniques. Nous interprétons cette anomalie comme une adaptation écologique de certains Rhizaires à la vie dans les océans profonds. Cela leur permet notamment d'augmenter leur taille, nécessaire à la capture des particules dont ils se nourrissent, de réduire leurs besoins métaboliques et de balancer le poids de leurs squelettes siliceux.

- Grâce à une quantification à l'échelle globale avec des données d'imagerie in situ, nous avons utilisé des approches de modélisation (machine learning) pour modéliser la distribution globale des biomasses de Rhizaires dans les deux couches superficielles des océans (0-200 m : la couche de surface ; 200-1000 m la couche mésopélagique). Cette modélisation révèle que la biomasse carbonée est moins importante que précédemment quantifiée en 2016, mais que les Rhizaires ont une biomasse prépondérante dans l'océan austral, en particulier dans le mésopélagique. Dans cette couche profonde, les Rhizaires sont particulièrement abondants, peu importe la latitude. Au delà de leur biomasse carbonée, nous avons modélisé leurs biomasses en silice biogène. Ces dernières soulignent leur rôle central dans le cycle du silicium dans l'océan profond, où ils pourraient être les contributeurs principaux à ce cycle

Développement méthodologique :

- Nous avons développé, autour de la caméra Underwater Vision Profiler 6, une nouvelle méthode pour mesurer les vitesses de chutes (ou de nage) des particules (ou organismes planctoniques) directement in situ : le VisuTrap. Cette approche permet de collecter à haute fréquence (1Hz) une séquence d'images in situ pour 1) détecter des particules dont la taille est supérieure à 100 µm, 2) les identifier sur une séquence d'images successives et 3) en mesurer la vitesse.

- Cette approche a été utilisée sur trois plateformes différentes : un piège à sédiment cylindre-conique déployé sur une ligne dérivante quasi-lagrangienne ; un piège à sédiment PPS5 ancré à une profondeur fixe pour 1 an ; un flotteur 'Neutrally Buoyant Sediment Trap' modifié.

- A ce jour, les différentes plateformes sus-mentionnées, ont été déployées sur une campagne en Californie, une dans l'Océan Indien, une dans la Mer Méditerranée et une dans l'Océan Atlantique. La piège fixe a lui été déployé pour deux années consécutives entre la France et la Corse. Enfin, le flotteur a lui été déployé pendant la campagne APERO, en parallèle d'une ligne flottante, elle-même équipée avec les pièges cylindre-coniques.

- Ce développement technologique nous permet d'offrir une vision toute nouvelle sur les mécanismes de chute des particules dans les océans, mécanisme central dans le cycle du carbone.

Rhizaires :

Un des objectifs initiaux de RhiCycle était de quantifier leurs flux verticaux. Ce point reste encore à déterminer. De plus, de nos modèles globaux, nous avons observé une forte biomasse dans l'océan austral. Il conviendrait donc d'aborder cette question des flux verticaux dans cet océan.

VisuTrap :

Généraliser l'approche développée à d'autres plateformes.

NA

Les organismes planctoniques jouent un rôle crucial dans les cycles biogéochimiques qui régulent le climat sur Terre. Au sein de ces communautés planctoniques, les Rhizaria forment un groupe diversifié de protistes, sécrétant des structures minérales complexes, généralement à base de silice. Leur importance dans les communautés planctoniques et les processus biogéochimiques, notamment les cycles du carbone et de la silice, n’a été que récemment révélée. Toutefois, la caractérisation complète de leur rôle dans les flux de matières et l’atténuation de ces flux est toujours manquante, en raison notamment de leur vaste spectre de taille et les différents habitats qu’ils occupent. Le projet RhiCycle étudiera donc le rôle et la contribution des Rhizaria aux cycles biogéochimiques, en particulier la pompe biologique de carbone et le cycle de la silice, de la surface jusqu’aux zones mésopélagiques. Porté par une équipe multidisciplinaire d’experts, le projet utilisera une combinaison d’approches innovantes, d’outils de pointe et d’expertises spécialisées, tels que la biogéochimie marine, l’imagerie quantitative, les pièges à sédiments et la biologie moléculaire. Le projet reposera sur une série d’expériences menées au laboratoire (ex. caractérisation biochimique, vitesse de sédimentation etc…), qui permettront l’interprétation de données in situ, acquises lors de campagnes océanographiques couvrant différents écosystèmes (ex. Pacifique oriental ou l’Atlantique Nord. Étant donné l’importance, récemment révélée, des Rhizaria dans les écosystèmes marins et vu de l’absence de caractérisation complète de leurs rôles dans les cycles biogéochimiques, ce projet contribuera de façon significative à la compréhension de la biogéochimie des océans, en particulier dans l’océan profond, tout en améliorant plus spécifiquement nos connaissances sur les Rhizaria.