Cycle du silicium dans l`Océan Arctique

Proposition de sujet de thèse 2016
(A remplir par les équipes d'accueil et à retourner à Isabelle HAMMAD, [email protected])
MASTER :
Ordre de priorité de la proposition (1) :
Candidat(e)(1)
Nom - Prénom :
Date de naissance :
Cursus de second cycle (origine, années, mention) :
Mention et classement au Master (Xème sur Y) :
Sujet de doctorat proposé :
Intitulé : Cycle du silicium dans l'Océan Arctique - Rôle des diatomées dans les blooms phytoplanctoniques
et changement climatique.
Résumé du sujet :
Le changement climatique a provoqué des modifications majeures des biotopes marins dans l'Océan
Arctique (OA). La diminution de l'étendue de la banquise durant l'été a entraîné une augmentation de 20%
de la production primaire pan-arctique au cours de la dernière décennie. Les efflorescences de
phytoplancton se produisent maintenant plus tôt au printemps dans plusieurs parties de l’OA. Dans d'autres
régions, la structure de la communauté phytoplanctonique évolue vers des espèces plus petites, typiques de
conditions oligotrophes, et quelques espèces rencontrées dans les eaux plus chaudes migrent désormais vers
l'océan Arctique. Le bloom printanier de phytoplancton qui se développe en marge de glace représente >
50% de la production primaire annuelle dans l’OA, et est généralement associée à un transfert important
d'énergie vers les niveaux trophiques supérieurs, et à l'exportation de carbone vers les sédiments marins. En
outre, la culture, la santé et l’économie des résidents du Nord sont étroitement associées aux ressources
marines soutenues par le bloom printanier. Celui-ci se développe dans la zone de glace saisonnière, dont
l'étendue pourrait atteindre l’ensemble de l’OA dès 2030. L’évolution du bloom printanier
phytoplanctonique (BPP) dans ce contexte reste à être déterminée. S'étendra-t-il sur tout l’OA, pour ainsi
contribuer à un écosystème plus productif ? Les modifications des propriétés physiques de l'OA entraineront-
elles plutôt une limitation du bloom phytoplanctonique ? Comment répondra la biodiversité à ces
changements ? Pour être en mesure de répondre à ces questions, il est nécessaire de bien quantifier les
processus physiques, chimiques et biologiques impliqués dans le pré-conditionnement, le développement et
le déclin du BPP. Comme il s'agit d'un phénomène transitoire se produisant dans une région éloignée,
complexe et hostile, notre compréhension du développement du bloom printanier et de tous les processus
qui en découlent demeurent limitée.
L'objectif général du programme GreenEdge est de comprendre la dynamique du BPP et de
déterminer son rôle dans l’OA de demain, y compris vis-à-vis des populations humaines. Plus précisément,
nous voulons 1) comprendre les principaux processus physiques, chimiques et biologiques qui régissent le
BPP, 2) identifier les espèces clé de phytoplancton impliquées dans le BPP et modéliser leur croissance dans
diverses conditions environnementales, et 3) prévoir au cours des prochaines décennies l’évolution du BPP et
du transfert de carbone à travers le réseau trophique et vers les sédiments.
Un premier événement de BPP sera étudié au printemps 2016 dans la Baie de Baffin, de son
apparition avant la fonte des glaces en avril jusqu’à son déclin dans la zone libre de glace en juillet. La
distribution spatiale des propriétés physiques, chimiques et biologiques sera documentée à différentes
échelles de temps et d’espace grâce à l’utilisation d’un ensemble de flotteurs-profileurs dérivants, de
planeurs sous-marins, et d’un sous-marin autonome, tous équipés d’un éventail de capteurs physiques et
bio-optiques. Des études de processus seront réalisées à partir d’un « camp de glace » et d’un brise-glace de
recherche afin d’évaluer la croissance du phytoplancton, l’assimilation de nutriments et le transfert de

carbone à travers la chaine trophique et vers les sédiments. Dans le cadre de ce programme, le sujet proposé
portera en particulier sur la dynamique des diatomées lors du bloom printanier, afin de déterminer l’impact
du réchauffement en cours et de la diminution de l’étendue de la banquise sur leur devenir. Le(a) candidat(e)
sera amené(e) à traiter tous les échantillons de la campagne hauturière et du camp de glace destinés à suivre
le retrait de la banquise en mer de Baffin au printemps 2016. Il(elle) participera aux mesures concernant le
rôle des diatomées au cours du bloom printanier via la quantification des stocks de diatomées par la mesure
des concentrations en silice biogénique et l’énumération en microscopie des espèces présentes, ainsi qu’à
des mesures de flux de silice totaux (techniques isotopiques de production/dissolution
32
Si et
30
Si) et à
l’échelle de l’espèce (marquage à l’aide du traceur fluorescent PDMPO). L’étudiant(e) sera ainsi amené(e) à
utiliser un ensemble complémentaire de techniques chimiques, isotopiques et microscopiques pour mener à
bien son étude. La campagne à la mer ayant lieu au premier semestre 2016, c’est-à-dire avant le début de la
thèse, l’ensemble des analyses pourra être mené à terme dans l’échéance des 3 ans et l’accent pourra être
mis sur la valorisation des données en terme de publication.
Sources de financement :
Chantier Arctique : 31 000 euros (pour la partie qui concerne la thèse), l’essentiel du financement du
programme étant déjà obtenu auprès de l’ANR et divers autres programmes.
Fondation Total : 300 keuros obtenus pour l’ensemble du projet
Participation aux campagnes (mer et camp de glace) du groupe silice en 2016 acceptée et financée.
Calendrier prévisionnel de la thèse
Directeur(s) de thèse proposé(s)
(limiter au plus à deux personnes principales, dont au moins une titulaire de l'HDR)
Directrice proposée
Nom - Prénom : Leblanc Karine
Corps : Chercheur CNRS CR1
Laboratoire (i.e. formation contractualisée de rattachement, éventuellement équipe au sein de cette
formation) : MIO
Adresse mail : karine[email protected]s.fr
Choix de cinq publications récentes (souligner éventuellement les étudiants dirigés co-signataires) :
• Brun, P., Vogt, M., Payne, M.R., Gruber, N., O’Brien, C., Buitenhuis, E.T., Le Quéré, C., Leblanc, K.,
Luo, Y-W. Ecological niches of open phytoplankton taxa. Accepted, Limnology and Oceanography.
2015.
• Lasbleiz, M., Leblanc, K., Blain, S., Ras, J., Cornet-Barthaux, V., Helias-Nunige, S., Quéguiner, B.
Pigments, elemental composition (C, N, P, Si) and stoichiometry of particulate matter, in the naturally
iron fertilized region of Kerguelen in the Southern Ocean. Biogeosciences, 11, 5931-5955,
doi:10.5194/bg-11-5931-2014.

• Closset, I., Lasbleiz, M., Leblanc, K., Quéguiner, B., Cavagna, A.-J., Elskens, M., Navez, J., Cardinal,
D. Seasonal evolution of net and regenerated silica production around a natural Fe-fertilized area in
the Southern Ocean estimated with Si isotopic approaches. Biogeosciences, 11, 5827–5846, 2014,
doi:10.5194/bg-11-5827-2014.
• Leblanc K. , J. Arístegui, L. Armand, P. Assmy, B. Beker, A. Bode, E. Breton, V. Cornet, J. Gibson, M.-
P. Gosselin, E. Kopczynska, H. Marshall, J. Peloquin, S. Piontkovski, A. J. Poulton, B. Quéguiner,
R. Schiebel, R. Shipe, J. Stefels, M. A. van Leeuwe, M. Varela, C. Widdicombe, and M. Yallop. A
global diatom database – abundance, biovolume and biomass in the world ocean. Earth Syst. Sci.
Data Discuss., 5, 147-185, 2012.
• Crombet, Y., Leblanc, K., Quéguiner, B., Moutin, T., Rimmelin, P., Ras, J., Claustre, H., Leblond, N.,
Oriol, L., Pujo-Pay, M. Deep silicon maxima in the stratified oligotrophic Mediterranean Sea.
Biogeosciences, 8, 459-475. 2011.
Thèses encadrées ou co-encadrées au cours des quatre dernières années
Nom : Yann CROMBET
Intitulé : Impacts du réchauffement et de l’acidification des océans sur les diatomées marines
Type d'allocation : ministérielle
Date de début de l'allocation de doctorat : 2008
Date de soutenance (si la thèse est soutenue) : 2013
Programme finançant la recherche : Fondation Total (REMECCA) et LEFE CYBER –(ICARE)
Situation actuelle du docteur (si la thèse est soutenue) : ostréiculteur
Pourcentage de participation du directeur à l'encadrement en cas de co-direction : 50 %
Nom : Marine LASBLEIZ
Intitulé : Cycles biogéochimiques (Si, C, N, P) en lien avec la dynamique nutritionnelle du
phytoplancton dans la région naturellement fertilisée des Kerguelen
Type d'allocation : ministérielle
Date de début de l'allocation de doctorat : 2011
Date de soutenance (si la thèse est soutenue) : 2014
Programme finançant la recherche : ANR, LEFE CYBER
Situation actuelle du docteur (si la thèse est soutenue) : recherche d’emploi
Pourcentage de participation du directeur à l'encadrement en cas de co-direction : 50 %
Autre directeur proposé (HDR)
Nom - Prénom : Quéguiner Bernard
Corps : Professeur
Laboratoire (i.e. formation contractualisée de rattachement, éventuellement équipe au sein de cette
formation) : MIO
Adresse mail : [e-mail]
Choix de cinq publications récentes (souligner éventuellement les étudiants dirigés co-signataires) :
• Lasbleiz, M., Leblanc, K., Blain, S., Ras, J., Cornet-Barthaux, V., Helias-Nunige, S., Quéguiner, B.
Pigments, elemental composition (C, N, P, Si) and stoichiometry of particulate matter, in the naturally
iron fertilized region of Kerguelen in the Southern Ocean. Biogeosciences, 11, 5931-5955,
doi:10.5194/bg-11-5931-2014.
• Closset, I., Lasbleiz, M., Leblanc, K., Quéguiner, B., Cavagna, A.-J., Elskens, M., Navez, J., Cardinal,
D. Seasonal evolution of net and regenerated silica production around a natural Fe-fertilized area in
the Southern Ocean estimated with Si isotopic approaches. Biogeosciences, 11, 5827–5846, 2014,
doi:10.5194/bg-11-5827-2014.
• Crombet, Y., Leblanc, K., Quéguiner, B., Moutin, T., Rimmelin, P., Ras, J., Claustre, H., Leblond, N.,
Oriol, L., Pujo-Pay, M. Deep silicon maxima in the stratified oligotrophic Mediterranean Sea.
Biogeosciences, 8, 459-475. 2011.

• Quéguiner B. Iron fertilization and the structure of planktonic communities in high nutrient regions
of the Southern Ocean. Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography, 90: 43–54, 2013,
doi:10.1016/j.dsr2.2012.07.024.
• Robinson C., Steinberg D.K., Anderson T.R., Aristegui J., Carlson C.A., Frost J.R., Ghiglione J.-F.,
Hernandez-Leon S., Jackson G.A., Koppelmann R., B. Quéguiner, Ragueneau O., Rassoulzadegan F.,
Robison B.H., Tamburini C., Tanaka T., Wishner K.F., Zhang J. Mesopelagic ecology and
biogeochemistry – a synthesis. Deep-Sea Research II, 57 (16), 1504-1518, 2010.
Thèses encadrées ou co-encadrées au cours des quatre dernières années
Nom : Julien DEKAEZMAKER
Intitulé : Etude de la fixation d’azote dans les environnements ‘déficients en azote’ (Etude de cas
: l’upwelling du Pérou-Chili) – Contribution des diazotrophes unicellulaires et contrôle par la
disponibilité nutritive
Type d'allocation : ministérielle
Date de début de l'allocation de doctorat : 2009
Date de soutenance (si la thèse est soutenue) : 2012
Programme finançant la recherche : IRD et Programme NSF ‘N
2
fixation in the ETSP (Eastern
Tropical South Pacific)’
Situation actuelle du docteur (si la thèse est soutenue) : post-doctorat
Pourcentage de participation du directeur à l'encadrement en cas de co-direction : 50 %
Nom : Yann CROMBET
Intitulé : Impacts du réchauffement et de l’acidification des océans sur les diatomées marines
Type d'allocation : ministérielle
Date de début de l'allocation de doctorat : 2008
Date de soutenance (si la thèse est soutenue) : 2013
Programme finançant la recherche : Fondation Total (REMECCA) et INSU –LEFE/CYBER –(ICARE)
Situation actuelle du docteur (si la thèse est soutenue) : ostréiculteur
Pourcentage de participation du directeur à l'encadrement en cas de co-direction : 50 %
Nom : Marine LASBLEIZ
Intitulé : Cycles biogéochimiques (Si, C, N, P) en lien avec la dynamique nutritionnelle du
phytoplancton dans la région naturellement fertilisée des Kerguelen
Type d'allocation : ministérielle
Date de début de l'allocation de doctorat : 2011
Date de soutenance (si la thèse est soutenue) : 2014
Programme finançant la recherche : ANR, LEFE CYBER
Situation actuelle du docteur (si la thèse est soutenue) : recherche d’emploi
Pourcentage de participation du directeur à l'encadrement en cas de co-direction : 50 %
Nom : Soumaya BOUSSABAT
Intitulé : Observation de la structure des communautés planctonique en lien avec les cycles
biogéochimiques dans le Golfe du Lion et les écosystèmes pélagiques du nord de la Tunisie (Baie
de Bizerte et Golfe de Tunis)
Type d'allocation : Labex OT−Med
Date de début de l'allocation de doctorat : 2012
Date de soutenance (si la thèse est soutenue) :
Programme finançant la recherche : MERMEX/SPEciMed
Situation actuelle du docteur (si la thèse est soutenue) : thèse en cours
Pourcentage de participation du directeur à l'encadrement en cas de co-direction : 50 %