ECOLE DOCTORALE DES SCIENCES DE L

ECOLE DOCTORALE DES SCIENCES DE L’ENVIRONNEMENT
D'ILE DE France N° 129
Proposition de sujet de thèse pour la rentrée 2016
Nom du Laboratoire d’accueil :
Nom du Directeur du laboratoire :
Adresse complète du laboratoire :
LECOB
N° UMR :
8222
Nadine LE BRIS
LECOB, Observatoire Océanologique de Banyuls, Av. du Fontaulé,
66650 Banyuls-sur-mer
Nom du Directeur de thèse HDR : Pierre GALAND
Téléphone :
+334 30 19 24 51
Mail :
[email protected]
Nom du co-encadrant non HDR :
Téléphone :
Mail :
Franck LARTAUD
+334 30 19 24 52
[email protected]
• Titre de la thèse :
Réponse des coraux profonds aux changements climatiques en Méditerranée : de l’échelle
moléculaire à récifale
• Sujet proposé :
Les coraux d’eaux froides constituent des organismes-clés des écosystèmes profonds.
Comme les coraux tropicaux, ce sont des espèces ingénieures qui forment des récifs servant
de nurseries et de zone de protection pour de nombreuses espèces (poissons, échinodermes,
mollusques, crustacés, éponges), dont certaines ont une valeur patrimoniale et commerciale à
forte valeur ajoutée. Les récifs de coraux d’eaux froides constituent ainsi des habitats de
grande profondeur abritant l’une des plus fortes biodiversités. Les récifs profonds sont
également d’excellentes archives climatiques (l’analyse géochimique de leur squelette permet
de reconstituer l’évolution des conditions physico-chimiques de leur environnement), des
sources potentielles de molécules à usage pharmaceutique et des puits de carbone (stockage
durable de CO2 par la formation de leur squelette carbonaté) (Foley et al., 2010). Mais les
coraux d’eaux froides sont particulièrement sensibles aux perturbations de leur écosystème.
Les principales menaces sont liées aux activités anthropiques (pêche par chalutage, rejets de
macro-déchets ou de polluants) et aux changements climatiques (hausse de température,
acidification). La vulnérabilité de ces espèces ingénieures a ainsi conduit à imposer des
mesures de protection strictes en faveur de certaines espèces de coraux d’eaux froides, et plus
généralement à définir des aires de protection des habitats coralliens profonds (UN General
Assembly Resolution 61/105).
En Méditerranée, les coraux d’eaux froides vivent à des températures d’environ 14°C,
très proche de leur maximum écologique connu (Freiwald et al., 2014), et ils pourraient
décliner rapidement sous les effets du changement global. En effet, les projections de l’IPCC
prévoient une hausse d’environ 1,5°C à la fin du XXIe siècle pour les eaux profondes
méditerranéennes (Somot et al., 2006). La réduction de la stratification entre les masses
d’eaux profondes et de surface conduirait également à l’arrêt des phénomènes de plongées
d’eaux denses d’ici 100 ans, impactant un des moteur majeur de l’apport d’énergie dans ces
écosystèmes. Il apparaît donc urgent de déterminer les impacts d’une hausse de température
sur l’état de santé des coraux d’eaux froides méditerranéens. Contrairement à leurs
équivalents tropicaux, les coraux d’eaux froides sont dépourvus de symbiontes
photosynthétiques et constituent a priori un modèle biologique idéal pour mesurer le rôle
direct de la température sur l’état de santé des récifs coralliens.
L’objectif de cette thèse sera d’étudier la réponse à des modifications de température et
de vitesse du courant de deux espèces de coraux froids constructeurs de récifs emblématiques
de Méditerranée (Lophelia pertusa et Madrepora oculata). L’originalité du sujet réside dans
l’analyse multi-échelle de caractères phénotypiques à différents niveaux d’organisation
biologique (du microbiome au récif). Plus concrètement, il s’agira d’étudier conjointement
des paramètres intégratifs sur le court et long terme tels que la croissance du squelette,
l’assimilation des réserves énergétiques, ainsi que la réaction des communautés microbiennes
associées aux coraux.
L’analyse écologique implique donc une approche pluridisciplinaire opérée en
conditions expérimentales à la fois en aquarium (à la station marine de Banyuls) et in situ
(canyon Lacaze-Duthiers, prof. 500m), grâce à la collaboration au programme scientifique de
la Chaire d’Excellence UPMC-Fondation TOTAL (2014-2018, coordinateur N. Le Bris).
Une part importante du travail concernera l’étude de la variabilité des patrons de
croissance face aux variations de conditions de température (resp. F. Lartaud). Le récent
développement de techniques de ‘marquage et recapture’, combiné à l’utilisation d’outil
sclérochronologiques nous a récemment permis d’étudier les modes de croissance des coraux
méditerranéens dans leur environnement in situ (Lartaud et al., 2013). Le marquage produit
un repère temporel dans le squelette permettant l’identification du taux de croissance à
l’échelle du polype, alors que le développement de supports de boutures permet
l’identification du taux de croissance à l’échelle de la colonie (Lartaud et al., 2014). Cette
analyse des traits de vie sera complétée par des analyses biochimiques des polypes (lipides,
protéines, glucides, acides gras) menées au LECOB (coll. A. Pruski) et des isotopes stables
du carbone et de l’oxygène (coll. M. Sebilo, IESS), afin de mieux définir les stratégies
trophiques des deux espèces étudiées et l’assimilation des réserves énergétiques
(complémentaire du projet CARESE-SU, resp. F. Lartaud). Enfin, l’analyse de la diversité
microbienne (resp. P. Galand) permettra d’évaluer la réponse de l’holobionte (couplage hôte
et microorganismes associés) en vue de déterminer le rôle fonctionnel des bactéries, les
spécificités de leur interaction avec le corail et leur possible implication dans le
fonctionnement du récif. La comparaison des séquences ARN et ADN 16S ribosomal
permettra de déterminer la proportion de phylotypes bactériens actif à un temps donné
(Hugoni et al., 2013).
La démarche proposée dans cette thèse offre une analyse détaillée de la réponse des
coraux profonds au contexte de changement global méditerranéen, mais pourra être ensuite
étendue à l’ensemble des coraux, qui constituent des écosystèmes clés à forte valeur
écosystémique.
Références bibliographiques citées :
Foley, N.S., van Rensburg, T.M., Armstrong, C.W., 2010. The ecological and economic value of cold-water
coral ecosystems. Ocean Coast. Manag. 53, 313–326.
Freiwald, A., Fossa, J.H., Grehan, A., Koslow, T., Roberts, J.M., 2004. Cold-water coral reefs: out of sight no longer out of mind. UNEP-WCMC, Cambridge, UK.
Hugoni, M., Taiba, N., Debroas, D., Domaizon, I., Jouan Dufourne, I., Bronner, G., Salter, I., Agogué, H.,
Mary, I., Galand, P.E., 2013. Structure of the rare archaeal biosphere and seasonal dynamics of active
ecotypes in surface coastal waters. Proc Natl Acad Sci USA 110, 6004–6009.
Lartaud, F., Pareige, S., de Rafelis, M., Feuillassier, L., Bideau, M., Peru, E., Romans, P., Alcala, F., Le
Bris, N., 2013. A new approach for assessing cold-water coral growth in situ using fluorescent calcein
staining. Aquat. Living Resour. 26, 187–196.
Lartaud, F., Pareige, S., de Rafelis, M., Feuillassier, L., Bideau, M., Peru, E., De la Vega, E., Nedoncelle,
K., Romans, P., Le Bris, N., 2014. Temporal changes in the growth of two Mediterranean cold-water
coral species, in situ and in aquaria. Deep. Res. Part II Top. Stud. Oceanogr. 99, 64–70.
Somot, S., Sevault, F., Deque, M., 2006. Transient climate change scenario simulation of the Mediterranean
Sea for the 21st century using a high-resolution ocean circulation model. Clim. Dyn. 27, 851–879.