Diapositive 1

1
6ème Séminaire Tourbières des Pyrénées Les
indicateurs biologiques, écologiques,
fonctionnels et climatiques en milieux tourbeux
et zones humides associées PAU 2009
Les communautés microbiennes des sphaignes
(première partie structure des communautés)
Daniel GILBERT
UMR CNRS 6249, Usc INRA daniel.gilbert_at_univ-fcomt
e.fr
2
Introduction les microorganismes
Un monde complexe, invisible à lil nu
3
Classification des être vivants
Jusquà la fin des années 1990
Bactéries
Protistes
5 règnes ?
4
Les Eucaryotes
Depuis 2000 Classification phyllogénétique
5
Structure des communautés microbiennes à la
surface des sphaignes
Sphagnum fallax, Tourbière des Pradeaux (63)
6
Les producteurs primaires microbiens

• Unicellulaires procaryotes Cyanobactéries
• Unicellulaires Eucaryotes Microalgues

http//www.microscopy-uk.org.uk
7
CYANOBACTERIES
http//www.dr-ralf-wagner.de
8
ALGUES VERTES DESMIDIEES
9
ALGUES VERTES
PERIDINIENS
10
DIATOMEES
11
EUGLENES
12
Activité photosynthétique microbienne
mgC m-3 h-1
1994
Environ 3 de la production primaire totale
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Les Prédateurs

• Unicellulaires eucaryotes
• Ciliés
• Flagellés
• Amibes / Amibes à thèque
• Métazoaires de petite taille
• Rotifères
• Nématodes
• Etc

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CILIES
FLAGELLES
15
AMIBES
16
(No Transcript)
17
ROTIFERES
GASTROTRICHES
18
TARDIGRADES
CRUSTACES
NEMATODES
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Les Décomposeurs

• Bactéries hétérotrophes
• Champignons

20
BACTERIES
CHAMPIGNONS
21
Activités hétérotrophes microbiennes
µgC m-3 h-1
1994
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Réseaux trophiques
Respiration (C02)
Photosynthèse (C02)
Producteurs primaires
Prédateurs
Flagellés hétérotrophes
Ciliés
Cyanobactéries
Matière organique issue de la dégradation des
sphaignes (C-C-C)
Microalgues
Décomposeurs
Amibes à thèque
Bactéries hétérotrophes
Champignons
Nématodes
Rotifères
La boucle microbienne dans les sphaignes
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Les amibes à thèque

• Protozoaires libres (non parasites), groupe très
  ancien gt760 millions dannées
• Produisent une coquille appelée thèque gt permet
  lidentification même après la mort de
  lorganisme
• Grande densité
• Taille 10-400 µm (30-150 µm)
• Approximativement 2-3000 taxons décrits
• Largement répandus dans les sols, mousses, eau
  douce
• Prédateurs intègrent potentiellement les
  modifications du milieu
• Stratèges K ?

Photos Edward Mitchell
24
Morphologie
20 µm
Nebela tincta
25
Morphologie
20 µm
Nebela tincta
26
La thèque

• Formée déléments synthétisés par lamibe
• Pouvant comporter des éléments exogènes
• Préservée dans la tourbe et le sédiment

Quadrulella symmetrica
40 µm
20 µm
Difflugia bacillifera
http//homepage.ntlworld.com/postalmicsoc/spagnetu
m3.html
27
Régime alimentaire
Prédation dautres microorganismes
Euglypha strigosa ingérant une cyanobactérie
(Chroococcus sp)
Deux Hyalosphaenia papilio ingérant un cadavre de
rotifère Trichocerca sp
20 µm
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Régime alimentaire
Mixotrophie Symbiose avec des microalgues
Hyalosphaenia papilio
Amphitrema wrightianum observé en microscopie à
épifluorescence
20 µm
29
Les amibes à thèque
Merci de votre attention
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6ème Séminaire Tourbières des Pyrénées Les
indicateurs biologiques, écologiques,
fonctionnels et climatiques en milieux tourbeux
et zones humides associées PAU 2009
Les communautés microbiennes des sphaignes
(2ème partie fonction de bioindication)
Daniel GILBERT
UMR CNRS 6249, Usc INRA daniel.gilbert_at_univ-fcomt
e.fr
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Réseaux trophiques
Respiration (C02)
Photosynthèse (C02)
Producteurs primaires
Prédateurs
Flagellés hétérotrophes
Ciliés
Cyanobactéries
Matière organique issue de la dégradation des
sphaignes (C-C-C)
Microalgues
Décomposeurs
Amibes à thèque
Bactéries hétérotrophes
Champignons
Nématodes
Rotifères
La boucle microbienne dans les sphaignes
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Impact des perturbations
33
1. Drainage/Apports dengrais (NPKCa)
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• Projet européen AZOTE
• Apports à long terme de PKCa et NPKCa

Gilbert et al, Microbial Ecology, 1998
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Respiration (C02)
Photosynthèse (C02)
Producteurs primaires
Prédateurs
Flagellés hétérotrophes
Ciliés
Microalgues
Décomposeurs
Amibes à thèque
Bactéries hétérotrophes
Champignons
Nématodes
Rotifères
Accumulation de tourbe (C-C-C)
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2. Dépôts dazote atmosphérique (30 100
Kg.ha-1.an-1)
En conditions naturelles 0,5-1 gN m-2 an-1
Sites pollués 2-10 gN m-2 an-1
NO3- NH4
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• Projet européen AZOTE
• Apports réguliers dazote (NH4/NO3-)
• 0, 10, 30 et 100 Kg azote par hectare et par an

Gilbert et al, Hydrobiologia, 1998
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Respiration (C02)
Photosynthèse (C02)
Producteurs primaires
Prédateurs
Flagellés hétérotrophes
Ciliés
Microalgues
Décomposeurs
Amibes à thèque
Bactéries hétérotrophes
Champignons
Nématodes
Rotifères
Accumulation de tourbe (C-C-C)
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3. Augmentation CO2 atmosphérique(360 vs 560
ppm)
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Tourbières à sphaignes

• Projet européen BERI
• ? 5 tourbières à sphaignes dEurope
• Simulation dune augmentation des CO2
  atmosphériques
• 360 / 560 ppm pendant 3 ans

• Augmentation de la biomasse des bactéries
• Diminution de la biomasse damibes à thèque.

Mitchell et al, Microbial Ecology, 2003
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Respiration (C02)
Photosynthèse (C02)
Producteurs primaires
Prédateurs
Flagellés hétérotrophes
Cyanobactéries
Ciliés
Microalgues
Décomposeurs
Amibes à thèque
Bactéries hétérotrophes
Champignons
Nématodes
Rotifères
Accumulation de tourbe (C-C-C)
42
4. Pollution par le plomb (0 vs 625 et 2500
µg.L-1)
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PbSO4 0 vs 625 et 2500 µg.L-1
Sphagnum fallax
c
b
a
a,b,c p lt 0.05 (Mann-Whitney test)
NGuyen et al, Ecotoxicology Environmental
Safety, 2008
44
D
D




I
I
P

P
P
P
Effet du Pb p lt 0.05 (MANOVA)

I
D
P
Primary producers Decomposers
Predators
NGuyen et al, Ecotoxicology Environmental
Safety, 2008
45
Respiration (C02)
Photosynthèse (C02)
Producteurs primaires
Prédateurs
Flagellés hétérotrophes
Cyanobactéries
Ciliés
Microalgues
Décomposeurs
Amibes à thèque
Bactéries hétérotrophes
Champignons
Nématodes
Rotifères
Effets directs
Effets indirects ?
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Impact des changements globaux
Station de recherche de la réserve naturelle de
Frasne (25)
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10ème JES, Strasbourg, 12-14 mai 2009

• Le changement des facteurs climatiques menace
  pour lenvironnement.
• Augmentation des GES ? augmentation de la
  température moyenne.

Impact plus important de la température aux
hautes latitudes.

• 90 des tourbières se situent au niveau des
  zones boréales et arctiques ? vulnérabilité au
  réchauffement plus importante.

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10ème JES, Strasbourg, 12-14 mai 2009
Température
CO2 photosynthèse
CO2 respiration
nutriments (N,C,P,)?
CO2
Biomasse végétale vivante
Tourbière ? source de carbone
Tourbière puits de carbone
Conditions anaérobie et pH acide
? 90
Microorganismes
Décomposition
Matière organique
Biomasse végétale morte
Accumulés
? 10
49
10ème JES, Strasbourg, 12-14 mai 2009
libération
Composés phénoliques
sécrétion
dégradation
Phénol oxydases
Influence de la température sur le système
phénol/PO ?
Les producteurs de phénol oxydases réagissent-ils
face à une hausse de la température ? Le
métabolisme phénolique réagit-il face à une
hausse des températures ?
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PEATWARM Expérience en microcosme

• Mise en place de lexpérience

Prélèvements de 16 échantillons de sphaignes
(Sphagnum fallax) in situ, suivi dun transfert
en chambre de culture.
Humidité 80, luminosité 70 et température
ambiante 15C
4 répliquats / traitement
25C
20C
15C
photopériode 12/12h
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PEATWARM Expérience en microcosme

• Echantillonnage

0-3 cm
Analyse des microorganismes
Analyse des composés phénoliques
3-6 cm

• Microscopie inversée pour tous les groupes sauf
  les bactéries,
• Microscopie à épifluorescence.

• Dosage de composés phénoliques totaux par la
  méthode de Folin-Ciocalteau, (Acide de référence
  acide gallique)

• Méthode classique des UFC,
• Milieu spécifique malt, agar enrichit en gaïacol.

6-10 cm
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PEATWARM Expérience en microcosme

• Biomasse microbienne

a
b
a
ab
a
a
b
b
a
a
a
a
a
a
a
a
b
b
b
ab
ab
a
a
a
b
b
a
a
a
a
a
a
Biomasse moyenne écart-type (µgC.sphagnum -1.
g-1 MS. cm² -1) pour chaque grand groupe
microbien en fonction de la température. Biomasse
totale moyenne écart-type (µgC.sphagnum -1. g-1
MS. cm² -1) (ANOVA, P lt 0.05).
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PEATWARM Expérience en microcosme

• Biomasse microbienne

Dans un premier temps, le Capitulum de la
sphaigne semble plus sensible au réchauffement
Réchauffement Tendance à lhétérotrophie
Augmentation de la biomasse des micro-prédateurs
dont les amibes à thèques
Augmentation de lactivité des décomposeurs
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PEATWARM Expérience en microcosme

• Phénol oxydases / Composés phénoliques

5.2 mg/g MS
0-3 cm
POF (UFC.g-1 MS)
3.1 mg/g MS
3-6 cm

• La densité de producteurs de phénol oxydases
  augmente en fonction de la hausse de la
  température (Test du Chi2, P lt 0.05).

• Le métabolisme phénolique aucunes variations
  du point de vue quantitatif en fonction du
  réchauffement (Test de Friedman, P 0.54).

Dégradation plus importante des phénols lorsquil
y a réchauffement ?
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PEATWARM Expérience in situ
La tourbière de Frasne (4649N, 610E) -
tourbière à sphaignes peu perturbée, située dans
le Jura - site Réserve Naturelle Régionale et
classée Natura 2000
UMR CNRS 6113 Institut de Sciences de la Terre
dOrléans (Université dOrléans) UMR CNRS INRA
6249 Chrono-environnement (Université de
Franche-Comté) UMR INRA 1137 Ecologie et
Ecophysiologie Forestière (Université de
Nancy) UMR CNRS 7514 Synthèse et Réactivité des
Substances Naturelles (Université de Poitier) UMR
CNRS 6553 ECOBIO (Université de Rennes) UMR 6115
Laboratoire de Physique et Chimie de
lEnvironnement et de l'Espace (Université
dOrléans) EPFL Lausanne (Ecole Polytechnique
Fédérale de Lausanne)
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PEATWARM Expérience in situ
Système ITEX (International Toudra
EXperience) OTC (Open Top Chamber)
Echange dair
Réchauffement homogène de 3C
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Impact des changements globaux
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• Remerciements
• - Nadine BERNARD
• Philippe BINET
• Geneviève CHIAPUSIO
• Edward MITCHELL
• Marie-Laure TOUSSAINT
• Dorine DESALME
• Vincent JASSEY
• Caroline MEYER
• Hung NGUYEN
• Adeline WALL