Axe 2
2. 2. Ecologie des micro-algues toxiques et nuisibles et leurs interactions avec d?autres micro-organismes (virus, bactéries, micromycètes, parasites, prédateurs)
Coordinateurs : Laure Guillou, Rodolphe Lemée, Raffaele Siano
Equipes impliquées : Station Biologique de Roscoff, Ifremer-DYNECO, Ifremer-PHYC, Unité Littorale de l’Ifremer (LER Boulogne sur Mer ; Normandie / Port-en-Bessin ; Bretagne Occidentale / Concarneau ; Morbihan-Pays de Loire, Pertuis Charentais ; Arcachon ; Languedoc Roussillon / Sète ; Provence Azur Corse), Ifremer RDT, UMR6539-LEMAR, IUEM, Plouzané ; UMR MARBEC, Montpellier, CNRS UMR 7093-LOV Villefranche, UMR BOREA Université de Caen, UMR 8187 LOG – CNRS/ULCO/UL1 Wimereux, PROTEE EA 3819 – Université de Toulon, UMR 7266 LIENSs Université de La Rochelle, MMS, Hydroréunion.
D’un point de vue biologique et écologique, les facteurs favorisant l’introduction, et/ou la prolifération d’une micro-algue donnée dans un écosystème sont encore loin d’être connus. Les études qui visent à comprendre le déterminisme de l’efflorescence d’une micro-algue nuisible ou toxique touchent de nombreuses disciplines scientifiques, qui œuvrent sur des échelles de temps et d’espace variées, allant du gène vers des investigations à l’échelle de l’écosystème.
Pour une espèce donnée, nous n’évaluons encore qu’à peine la diversité phénotypique et génétique de ces organismes dans les eaux françaises (Genovesi et al. 2011, Masseret et al. 2013) et de nombreuses questions restent ouvertes sur le concept même d’espèces chez de nombreux taxa (Fenchel 2005). D’un point de vue intra-spécifique, la variabilité de certaines caractéristiques biologiques (nutrition, cycle de vie) et physiologiques (croissance spécifique, stress cellulaire, production de toxines) est souvent très importante d’une souche à une autre (Anderson et al. 2012). Loin d’être homogène, il est de plus en plus évident que la diversité génétique au sein d’une efflorescence est complexe (Erdner et al. 2011, Richlen et al. 2012, Dia et al. 2014). Malgré l’absence de barrière physique très claire à petites échelles et à des densités importantes, la structure génétique des populations paraît corrélée à plus grande échelle avec la circulation générale des masses d’eaux (Nagai et al., 2008, Casabianca et al. 2012). Au sein du réseau trophique microbien, les interactions antagonistes sont nombreuses et rapides, et encore très mal connues (espèces compétitrices, bactéries, virus, parasites, prédateurs). Il s’agit pourtant là d’un facteur déterminant dans la capacité d’une espèce à proliférer localement (Chambouvet et al. 2008, Montanié et al 2015, Blanquart et al. 2016). De même, la production de toxines et/ou de molécules allélopathiques chez certaines espèces pourrait être utilisée comme de véritables armes chimiques dans ce contexte d’interactions biologiques. Elle pourrait également être liée à la phénologie des espèces et aux forçages environnementaux. La création de modèles prédictifs d’efflorescences en tenant compte de la diversité génétique de chaque espèce et des interactions biologiques, incluant l’écologie chimique, reste encore un défi.
Les avancées récentes en diversité (metabarcoding), génétique (structure des populations), génomique (séquençage des génomes des micro-algues cibles)/transcriptomique/ protéomique/métabolomique, détections des espèces, suivi d’efflorescences (instrumentions in situ, télédétection, satellite, sondes moléculaires spécifiques) et modélisation complexe de la biodiversité et/ou d’un écosystème nous permettent aujourd’hui d’envisager des perspectives de recherche prometteuses.
Ce GDR nous permettra la mutualisation des compétences spécifiques des équipes de recherche dans les axes suivants :
1) La phénologie des espèces en rapport aux forçages biotiques et abiotiques et en lien avec les changements environnementaux (eutrophisation, changement global).
2) La description d’une efflorescence et l’étude de sa récurrence et éventuellement son invasion dans l’écosystème côtier (données historiques, analyse de sédiments stratifiés). Les interactions biologiques, avec un focus particulier sur le rôle des parasites, des virus et des prédateurs dans le déterminisme des successions d’espèces. La diversité génétique des différents acteurs, potentiellement lié à la spécificité hôte-prédateur, est un point à particulièrement étudier.
3) Le rôle écologique des phycotoxines : les aspects allélochimiques seront particulièrement étudiés, ainsi que l’impact des stress environnementaux sur la quantité et la qualité des métabolites secondaires synthétisés. Les méthodes les plus récentes permettent d’accéder à l’endo et l’exo- métabolome des micro-algues (cf. axe 1) et de déterminer ainsi l’influence de ces molécules dans les interactions biologiques (lors de la compétition, mais également lors de la prédation ou des relations hôtes-parasites).
4) L’intégration à différentes échelles spatiales et temporelles des réponses physiologiques aux facteurs abiotiques, incluant les contaminants chimiques et biotiques, afin de nourrir des modèles prédictifs (phénologie, répartition, adaptation).
5) Le développement d’outils (moléculaires ou optique) de détection in situ des espèces toxiques et nuisibles afin de mieux comprendre leur dynamique à des échelles de temps relativement courtes.
6) Le développement d’outils de détection in situ des toxines (en particulier les capteurs passifs), études en relation avec le rôle de ces toxines dans les interactions biotiques.
