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L’Équipe de Microbiologie Aquatique

Unité Mixte de RechercheINRA – Université de Savoie

Centre Alpin de Recherche sur les Réseaux Trophiques des Écosystèmes Limniques

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Les effectifs :

5 chercheurs2DR, 3CR2 Départs d’ici fin d’annéeRecrutement CR prévu en 2006

2 enseignants-chercheurs1PR, 1MCUniversité de Savoie

3 ingénieurs2 AI & 1 IE

3 techniciens3 TR

~ 8 étudiants en 20054 thésards, 4 Masters

Sous surveillance du Directeur !

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Thèmes de Recherche :évaluer la diversité, la dynamique et le fonctionnement

des communautés microbiennes aquatiquesdes virus aux protozoaires

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Terrains de jeu :

ST Pmax (m) S (km2) V (km3) BV (km2) TR (an)

Lac d’Annecy 0 65 25 1,1 280 4

4/30


Lac du Bourget M 145 44 3,5 560 11

Terrains de jeu :

5/30

Terrains de jeu :


Lac Léman M 309 580 89 7 400 11,5

6/30

Terrains de jeu :

Des lacs de haute montagne (Haute-Savoie), des rivières (La Morcille, l’Arve,

le Mercube) et d’autres lieux plus inattendus (réseaux d’assainissement, lacs réservoirs africains, lacs réservoirs du Bassin de la Seine)

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Thèmes de Recherche & personnels scientifiques impliqués

Dynamique et diversité du phytoplancton (microalgues)- Bio-indicateur d’état trophique- Efflorescences- Criminalistique- Paléolimnologie- Productivité des écosystèmes- Algothèque

Jean-Claude DRUARTRémy TADONLEKEStéphan JACQUETJean-François HUMBERTÉliane MENTHON Anne ROLLANDBérengère LITTOT Dynamique spatio-temporelle de ces

communautés et identification des facteurs et processus contrôlant cette dynamique et diversité8/30


Dynamique et diversité des communautés microbiennes caractéristiques de la boucle microbienne- Virus, bactéries, picocyanobactéries, flagellés, ciliés- identité, rôle, fonction

Stéphan JACQUETIsabelle DOMAIZONDominique FONTVIEILLERémy TADONLEKEJean-François HUMBERTBrigitte LEBERREAnnie MILLERYSébastien PERSONNICUrsula DORIGOMaria CELLAMARE Dynamique spatio-temporelle de ces

communautés et identification des facteurs et processus contrôlant cette dynamique et diversité9/30


Dynamique et diversité des cyanobactéries, unicellulaires,coloniales et filamenteuses- Taxonomie classique et moléculaire- Dynamique des populations et déterminisme des proliférations- Espèces invasives & évolution- Production de toxines

Jean-François HUMBERTPhilippe DUFOURStéphan JACQUETJean-Claude DRUARTRémy TADONLEKE Brigitte LEBERREÉliane MENTHONJean-Pierre BOSSELaura OBERHAUSAnne ROLLANDAmandine CARUANA

Impact des xénobiotiques sur la structure et le fonctionnement des communautés microbiennes aquatiques (bio-indicateurs)- Effets simultanés sur la diversité et la réponse fonctionnelle au sein de communautés naturelles (planctoniques et benthiques) et utilisation d’organismes modèles (cultures)- … utilisation comme outils d’évaluation- Relations structure – fonction- Notions de résistance et résilience

Agnès BOUCHEZJean-François HUMBERTRémy TADONLEKEBrigitte LEBERREÉliane MENTHONAurélie VILLENEUVEUrsula DORIGO



Structure et fonctionnement des biofilms bactériens en milieu confinéEcologie des légionelles dans les réseaux de distribution d’eau- Relations légionelles – amibes – virus- Mécanismes de régulation (effets de la température, des nutriments, etc)

- Approches expérimentales- Thermes d’Aix-les-Bains

Dominique FONTVIEILLE

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Biologie Moléculaire- 2 appareils à PCR, 3 générateurs/cuves à électrophorèse, 1 système de

DGGE- Appareil à PCR quantitative- Séquenceur automatique- Système numérique pour saisie de gels + soft d’analyse

Biochimie- Lecteur de microplaques (absorbance), lumino-fluorimètre en plaques- Fluorimètre (Turner)- Chaîne HPLC (Waters) avec détecteur UV à barrette de diode,

détecteur de fluorescence, passeur automatique d'échantillons

Microscopie à épifluorescence, inversée, classique

Cytomètrie en flux / trieur de cellules FACSCALIBUR

Compteur à scintillation liquide

Chambres et enceintes de culture, 1 algothèque

1 laboratoire de chimie minérale «complet »

Équipements pour le terrain (bateaux, sonde spectro-fluorimétrique immergeable, 2 systèmes de mesure de lumière LI-COR, 1 irradiance-mètre…)

Les moyens matériels

Équipe de préleveurs & Aide technique

Les moyens humains

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Thématique « Cyanobactéries » :- UR SIRROCO de l’IRD, écologie, échanges de chercheurs- Université de St Etienne / EDF, ISARA Lyon ! réseau local cyanobactéries- ENPC, modélisation (co-encadrement d’une thèse), SOGREAH- AFSSA, INRA, MNHN, toxines et toxicité- IP Paris- GIS Cyanobactéries, programme national Cyanobactéries

Thématique « Picoplancton / Boucle microbienne » :- Equipe Microbiologie de l’Université de Clermont-Ferrand- Réseaux français et européen « virus aquatiques » en préparation

Thématique « Ecotoxicologie » :- Cemagref, UCBL et ENTPE Lyon ; Ifremer Brest- INRA Rennes, complémentarité sur l’évaluation des effets a priori / a posteriori- SSM, interface avec réglementation- Réseau INRA « Écologie Microbienne »

Les collaborations

Thématique « microalgues »:- GREBE, IBRBS, etc- Université de Kiev15/30

+ plateforme régionaleEnviRhonAlp

Quelques résultats ciblés

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Efflorescence cyanobactérienne

0 m

50 m été été été été

1999 2000 2001 2002

Influence climatique=

Hivers et printemps plus chauds

Pression humaine=

Réduction de P

Avance du bloom printanier& du dévelop. zooplanctonique

=Avance du déclin des populations

& avance de la phase d’eaux claires

Eaux de surface dépourvues de P

=Enfoncement des populations

& la zone dépourvue de P

Espèces très compétitives pour ce nouvel environnement :

faible nutriment, faible lumière, stabilité

Planktothrix rubescens

pas lysée, pas broutéeBourget, Léman

Efflorescence cyanobactérienne

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Nos intérêts:

• Déterminer la diversité microbienne d’eau douce dans des milieux naturels (grands lacs Alpins français, rivières…)

• Évaluer l’impact de pesticides sur la structure des communautés microbiennes

Questions:

• Est-ce que la diversité microbienne peut être utilisée comme bio-indicateurdes changements au sein de l’écosystème et globaux ?

• Quelle est la relation entre diversité et fonction ?

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Diversité microbienne

4 km

N

B

*

*

*

*

***

**

*

SAV1, SAV2

B2

B1

Y

C

A

S4

SS0, S1, S2 S4

P

L0, L1, L2, L3

Sierroz

Leysse

Est-ce qu’un seul échantillon peut représenter un écosystème tout entier ?Diversité bactérienne

Profil de DGGE: présence-absence bande (espèce) et intensité relative

En été: Grande homogénéité dans les divers couches thermiques

En hiver: même diversité dans tous les échantillons

L’exception: diversité différente près des tributaires du lac20/30

Diversité microbienne

21/30

Dynamique & diversité microbienne

Mar May Jul Sep Nov

10

20

30

40

50

1e+6 2e+6 3e+6 4e+6 5e+6 6e+6 7e+6

Mar May Jul Sep Nov

10

20

30

40

50

2.0e+7 4.0e+7 6.0e+7 8.0e+7 1.0e+8 1.2e+8

Mar May Jul Sep Nov

10

20

30

40

50

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

Mar May Jul Sep Nov

10

20

30

40

50

0 10 20 30 40

Mar May Jul Sep Nov

10

20

30

40

50

2.0e+5 4.0e+5 6.0e+5 8.0e+5 1.0e+6 1.2e+6

Mar May Jul Sep Nov

10

20

30

40

50

5 10 15 20 25 30 35 40 45

Mar May Jul Sep Nov

10

20

30

40

50

2e+6 4e+6 6e+6 8e+6 1e+7

Mar May Jul Sep Nov

10

20

30

40

50

0 2e+4 4e+4 6e+4 8e+4 1e+5

Bactéries hétérotrophes

Virus groupe 1

Flagellés

Petits eucaryotes

Virus groupe 3

Ciliés

Picocyanobactéries

Virus groupe 2

2004

févr. avr. juin août oct. déc.

10

20

30

40

50

2e+6 4e+6 6e+6 8e+6 1e+7

2004mars mai juil. sept. nov.

10

20

30

40

50

0 2e+4 4e+4 6e+4 8e+4 1e+5 Picocyanobacteria

Viruses

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Mortalité bactérienne imputable aux virus vs. prédateurs classiques

Ex : Lac Léman Mai 2004Virus 10 % j-1Flagellés 30 % j-1


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Heterotrophic bacteria

Fraction< 5µm

Fraction 5-20 µm

Fraction 20-200 µm

Fraction > 200 µm

Flag Het< 5µmFlag Het 5-10µm

Flag Het10-20 µm

ciliés <30 µmciliates >30 µm


Fraction< 5µm

Fraction 5-20 µm

Fraction 20-200 µm

Fraction > 200 µm


Flag Het10-20 µm



Fraction< 5µm

Fraction 5-20 µm

Fraction 20-200 µm

Fraction > 200 µm


Flag Het10-20 µm


Mars-Avril Mai Août

Effets des xénobiotiques

Évaluer l’impact de pesticides sur la structure des communautés microbiennes

Croissance de communautCroissance de communautéés naturelles en prs naturelles en préésence de deux pesticidessence de deux pesticides

… effets apparents seulement à dose élevée… sensibilité dépend surtout de paramètres autres que le niveau de

contamination initial du système

Rizière conventionnelle

0

500

1000

1500

2000

2500

11/07

/0312

/07/03

13/07

/0314

/07/03

15/07

/0316

/07/03

17/07

/0318

/07/03

19/07

/0320

/07/03

21/07

/0322

/07/03

23/07

/0324

/07/03

25/07

/0326

/07/03

27/07

/0328

/07/03

Bio

mas

se e

n %

par

rapp

ort a

u te

mps

0

témoin

simazine (122 µg/l)

prochloraze (3993 µg/l)

24/30

25/30

RhôneN

Rhône

GenèveThonon

0

50

100

150

0

2

4

Buchillon

01020304050

01234

Analyses (ng/L)

CE50 (nM)

Irgarol

Juin 2001

Bio-évaluation d’environnements contaminés par un anti-foulingPériphérie soumis à un gradient d’Irgarol

Calcul du CE50 = degré de résistance/vulnérabilité



OZ 1.1

-0.5

0.5

1.5

2.5

3.5

4.5

Analyses(µg/L)

CE50(µM)

OZ 4

-0.5

0.5

1.5

2.5

3.5

4.5

analyses CE50

OZ 5/6

-0.5

0.5

1.5

2.5

3.5

4.5

analyses CE50

OZ 3.1

-0.5

0.5

1.5

2.5

3.5

4.5

analyses CE50

Triazines ( Atrazine)Ureas ( Isoproturon)

Quels sont les effets d’un stress toxique sur le fonctionnement d’une communauté periphytique de la rivière Ozane ?

Mai 2000-Janvier 2001 (5 campagnes)

Suivi des groupes phytoplanctoniques

0

1000

2000

3000

4000

5000

Bio

mas

se (m

g/m3 )

1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004

BIOMASSE PONDEREE DU PHYTOPLANCTON DANS LE LEMAN

(1974-2004)

CYANOBACTERIES DINOPHYCEES CRYPTOPHYCEESCHRYSO PHYCEES XANTHO PHYCEES DIATOMEESCHLO RO PHYCEES CO NJUGUEES

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Les microalgues comme bio-indicateurs

Station de priorité 1


1

2

34

5

67

89

1011

12

1315

16 1417

18

19

Station hydrologique DI.R.E.N.

Station hydrologique E.D.F.

Station d’épuration

bleu : excellente qualité; vert : bonne qualité; orange : qualité passable et médiocre

Caractérisation de la rivière ARVE par l’étude des diatomées



1

2

34

5

67

89

1011

12

1315

16 1417

18

19





1

2

34

5

67

89

1011

12

1315

16 1417

18

19



Station d’épurationStation d’épuration

bleu : excellente qualité; vert : bonne qualité; orange : qualité passable et médiocre

Caractérisation de la rivière ARVE par l’étude des diatomées

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Développements méthodologiques

Biologie molBiologie molééculaire : culaire : PCR en temps rPCR en temps rééel, DGGE, el, DGGE, etcetcBiochimie Biochimie -- Physio:Physio: PICT, ActivitPICT, Activitéés enzymatiques,s enzymatiques, FISHCytomCytoméétrie en flux : trie en flux : FCM vs. EFM, virus, sFCM vs. EFM, virus, séédimentsdiments

EFM

2e+9 4e+9 6e+9 8e+9

FCM

2e+9

4e+9

6e+9

8e+9

http://jacquet.stephan.free.fr/publicationsgroupe.htm

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Merci pour votre attention

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