Interférence entre les processus mitotiques et la prise d'azote chez Thalassiosira weissflogii. Implications en modélisation et sur les flux globaux. - Université Pierre et Marie Curie Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2009

Interferences between cellular division and somatic growth in autotrophic organisms. Effects on primary production and numerical modeling of biogeochemical cycles in a variable environment.

Interférence entre les processus mitotiques et la prise d'azote chez Thalassiosira weissflogii. Implications en modélisation et sur les flux globaux.

Résumé

The Monod model of nitrogen acquisition, originally used to represent the effect of a nutrient concentration on the phytoplankton uptake rate, is inadequate when other factors show temporal variations. Literature generally links the diurnal oscillations of nitrogen acquisition to a response of the physiological status of microalgae to the photon flux and to the substrate availability. This thesis aims to analyze how the cell cycle is also a significant determinant of nitrogen acquisition, and where appropriate, to assess the impact of this property at the macroscopic level. In this purpose, we conducted continuous culture experiments of the diatom Thalassiosira weissflogii exposed to various conditions of light and nitrogen supply. Results reveal a decrease in nitrogen acquisition when a significant proportion of the population is in mitosis. The timing of the mitotic processes appears to be regulated both by the growth conditions and by an internal clock. Moreover, our experiments show that the emergent behavior of the individuals depends on the degree of synchronization the population, and we discuss the factors affecting this phenomenon. Then, our hypotheses are used in a numerical approach in order to assess the gain of representativeness obtained by taking into account the cell cycle in phytoplankton growth models. Finally, we discuss how the cell cycle may impact nitrogen acquisition in the real marine environment and conclude on the possible implications in ecology.
Le modèle michaëlien d'acquisition d'azote, utilisé à l'origine pour représenter l'effet de la concentration d'un nutriment sur son taux d'absorption, s'avère insuffisant lorsque d'autres facteurs présentent des variations temporelles, à l'exemple du cycle diurne de lumière. Dans la littérature, les oscillations diurnes de l'acquisition d'azote sont généralement expliquées par la réponse du statut physiologique des microalgues au flux de photons et à la disponibilité en substrat. Cette thèse a pour but d'identifier dans quelle mesure le cycle cellulaire conditionne lui aussi la prise d'azote, et le cas échéant d'évaluer l'impact de cette propriété au niveau macroscopique. Pour cela, nous avons réalisé des expériences en cultures continues de la diatomée Thalassiosira weissflogii soumise à différentes conditions de lumière et d'azote. Notre étude met en évidence une diminution de l'acquisition d'azote lorsqu'une proportion significative de la population est en mitose. Il apparait également que les évènements mitotiques sont planifiés à la fois par les conditions de croissance et par une horloge interne. De plus, nos expériences montrent que les conséquences macroscopiques de ces propriétés individuelles sont fonction du degré de synchronisation de la population, et nous détaillons les facteurs agissant sur ce phénomène. Ensuite, nos hypothèses sont reprises dans une approche numérique afin de tester le gain de représentativité obtenu en prenant en compte le cycle cellulaire dans la modélisation de la croissance phytoplanctonique. Enfin, nous discutons de l'effet du cycle cellulaire sur l'acquisition d'azote en milieu marin et de ses possibles implications écologiques.
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  • HAL Id : tel-00472581 , version 1

Citer

Christophe Mocquet. Interférence entre les processus mitotiques et la prise d'azote chez Thalassiosira weissflogii. Implications en modélisation et sur les flux globaux.. Océan, Atmosphère. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2009. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00472581⟩
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