Nouvelle méthode de monitoring in situ du phytoplancton : Analyse automatisée, à haute fréquence...

of 28 /28
Nouvelle méthode de monitoring Nouvelle méthode de monitoring in in situ situ du phytoplancton : du phytoplancton : Analyse automatisée, à haute fréquence et à Analyse automatisée, à haute fréquence et à l’échelle individuelle des cellules l’échelle individuelle des cellules M. Thyssen, G.Grégori, A. Malkassian & M. Denis Laboratoire LMGEM, Centre d’Océanologie de Marseille (OSU) Université de la Méditerranée Campus de Luminy, Marseille [email protected] Atelier Haute Fréquence, 22-23 octobre 2009 (Wimereux) Atelier Haute Fréquence, 22-23 octobre 2009 (Wimereux)

Embed Size (px)

Transcript of Nouvelle méthode de monitoring in situ du phytoplancton : Analyse automatisée, à haute fréquence...

  • Page 1
  • Nouvelle mthode de monitoring in situ du phytoplancton : Analyse automatise, haute frquence et lchelle individuelle des cellules M. Thyssen, G.Grgori, A. Malkassian & M. Denis Laboratoire LMGEM, Centre dOcanologie de Marseille (OSU) Universit de la Mditerrane Campus de Luminy, Marseille [email protected] Atelier Haute Frquence, 22-23 octobre 2009 (Wimereux)
  • Page 2
  • Importance des microorganismes marins Le phytoplancton: Principal producteur de matire organique Phytoplancton = premier lment du rseau trophique (entre du C dans le rseau) Cycles rapides (jusqu plusieurs divisions par jour) Sensibilit aux variations environnementales biotiques (prdation, lyse virale) et abiotiques (hydrologie, vent) Rponse plus rapide ces changements - Groupe polyphyltique trs diversifi (>15 000 espces) - Principalement des organismes photosynthtiques unicellulaires (
  • Plateforme rgionale de cytomtrie pour la microbiologie (PRCyM) du COM (2005) Quest-ce quune plateforme? - Centralisation dquipements et dun savoir faire disposition des units/instituts, des domaines public et priv, - Exploitation technique, conomique et scientifique optimale des appareils, - Dveloppement et veille technologique, valorisation de la recherche, formation. >> Contacts : [email protected] et [email protected] http://precym.com.univ-mrs.fr Equipement 2 analyseurs (paillasse) 2 trieurs dont un embarquable1 analyseur in situ
  • Page 12
  • Cytosub (Cytobuoy) : un cytomtre en flux ddi lanalyse autonome et in situ du phytoplancton. Analyse in situ jusqu 200 m. de profondeur Frquence dchantillonnage maximale toute les 10 min. Dure dimmersion possible de plusieurs semaines
  • Page 13
  • - Deux variables dites de diffusion des photons du laser : + Aux petits angles (FWS : forward scatter) Taille des particules. + A 90 (SWS : sideward scatter) Morphologie de la cellule (forme, granularit, paroi cellulaire, composition interne,...). - Trois variables dmission de fluorescence (autofluorescence): + Rouge centre sur 734-668nm carotne et chlorophylle a. + Orange centre sur 601-668nm phycobilines (spcifiques aux Cyanobactries et Cryptophytes) + Jaune centre sur 536-601nm phycorythrine. - Profil des signaux le long des particules (signature optique du phytoplancton) - Module de prise dimage (module Image in flow) Variables mesures par le Cytosub
  • Page 14
  • Temps Flux Faisceau Laser Chambre en Quartz Fluide Intensit du Signal Acquisition de donnes
  • Page 15
  • Exemples de donnes
  • Page 16
  • Page 17
  • Exemples de donnes sur des chanes
  • Page 18
  • De la particule dtecte in situ la cellule identifie Fluorescence rouge (ua) Taille (ua) la particule De lchantillon naturel la cellule
  • Page 19
  • Travaux de thse de Mlilotus THYSSEN Diversit du phytoplancton tudie cellule par cellule sur la base de leurs proprits optiques (diffusion, fluorescence) Analyse in situ = pas de modifications du systme tudi Analyse individuelle des cellules = diversit et physiologie Diversit des types cellulaires est variable en fonction des conditions environnementales Notion de groupe fonctionnel de rponse Thyssen et al., 2008a, J. Plank. Res. Fluorescence rouge (u.a.) Diffusion (u.a.) Type cellulaire 2 Phytoplankton spatial and temporal high frequency analysis using automated and submersible flow cytometry Type cellulaire 3 Type cellulaire 1
  • Page 20
  • Point fixe ctier Mditerrane. Frquence danalyse 30 min. Donnes in situ. Travaux de thse 2/ Lhtrognit temporelle Lobservation haute frquence donne une estimation raliste de la variation de leur biomasse, donc des flux de matire 020712 Jours 10 3 cells.cm -3 0 10 20 30 40 Jours g chl a.dm 3 0 1 2 3 4 5 6 020712 020712 Jours 10 3 cells.cm -3 0 10 20 30 40 Biomasse globale (fluorimtrie) Sur- sous estimation lies aux facteurs de conversion C/Chl Si chantillonnage classique: sur ou sous estimation de la variation de la biomasse Exemple de deux types phytoplanctoniques Thyssen et al. 2008b, J. Plankt. Res. 17 h 8 h 14 000 chantillons! Htrognit en fonction: - du rgime de vent, - du rapport N/P
  • Page 21
  • Travaux de thse 3/ Lhtrognit spatiale Dconvolution entre cause interne (cycle cellulaire) ou externe (hydrodynamisme) de la variation des abondances Thyssen et al. 2008, Biogeosciences Thyssen et al. 2005, J. Geophy. Res. ajustement des algorithmes de calcul de la biomasse autotrophe partir des images satellites avec des donnes in situ de mme rsolution (1-2 km) Projet ACYPHAR - radiale Aores - Lorient, Atl. Nord Est. Rsolution ~2 km. Prlvement automatis des eaux de surface par cytomtrie en flux Chlorophylle de surface par tledtection Ex. de deux types phytoplanctoniques Denis & Thyssen 2007. Quand ocanologie et rinsertion sociale se concertent. Journal de lINSU
  • Page 22
  • Pour chaque type cellulaire et grce lobservation haute frquence Temps t 0 10 20 30 40 02 07 12 10 3 cells.cm -3 Taux journalier de croissance et de dcroissance apparente Production Nette = Biomasse / t Abondance (Biomasse) Dtermination de la production nette grce la haute frquence Estimation adquate de la variation des stocks de matire particulaire biogne Travaux de thse 4/ Dtermination de la production communautaire nette
  • Page 23
  • Nouvelle thse sur lEtang marin de Berre (Figures David Nrini) Particularits : - Forte stratification haline - Arrives soudaines et massives deau douce (Centrale EDF) - Vent (Mistral) homognisation - Episodes deutrophie (anoxie) - Un des plus grands tangs marins de Mditerrane. - Proche de lagglomration Marseillaise, - Soumis de fortes pressions dorigine anthropique (rejets deau douce de la centrale EDF, activits industrielles, forte population sur son bassin versant, etc.). Trs fort intrt pour la Rgion
  • Page 24
  • Etang sous haute surveillance + Hydrologie : -Temprature, - Salinit, - Turbidit, - Oxygne Dissous Donnes horaires Donnes horaires 5 niveaux de la colonne deau + Courantologie (XSurvey) + Chimie (Sels nutritifs) + Mtorologie + Biologie : - gros phytoplancton - algues et phanrogames - zooplancton - poissons Et les micro-organismes dans tout a? Station automatique de prlvements
  • Page 25
  • Automatisation du traitement des donnes issues du Cytosub Problme : Discriminer des groupes sur la base de leur signature optique. Hypothse : Information discriminante dans la forme que prennent les profils. (Malkassian et al. En prparation)
  • Page 26
  • Description (Qui est l? Et quand?): Caractriser spatialement et temporellement les composantes de lassemblage microbien en relation avec lenvironnement biotique et abiotique - daprs leurs proprits optiques de diffusion et de fluorescence, -par analyse dimage (automatise). Etudier les abondances avant, pendant et aprs les forages : Vent (Mistral) Rupture de la stratification haline Apport deau de mer (passe de Caronte) Espces marines Apport soudain et massif deau douce (Centrale hydrolectrique de Saint-Chamas) Espces dulaquicoles Pourquoi ce sujet ? [Intrt scientifique] Dynamique (Qui varie comment?) - Rponse des assemblages microbiens aux changements environnementaux biotiques et abiotiques (notions de groupes fonctionnels) - Modlisation
  • Page 27
  • Conclusion Cytomtrie en flux autonome in situ: Permettra de raliser un suivi haute frquence et lchelle individuelle des assemblages phytoplanctoniques. Analyse ralise grce a un instrument immerg autonome permet de saffranchir de loprateur et des sorties en bateau dpendantes de la mtorologie Ce systme garantit des sries de donnes haute frquence, et continues (peu ou pas de donnes manquantes). Apprhender la dynamique de lcosystme suite une perturbation soudaine (fort vent, apport massif deau douce, rupture de la stratification haline, etc.) Rpondre aux questions poses (cas de lEtang de Berre par exemple) ----------------------------------------------------------------------------------------------- - Finalit de lapproche : le domaine marin ctier et ouvert (stations fixes et navires dopportunit (Mthaniers? Ferries? Portes-conteneurs?) - Etendre lapproche aux bactries (AO INSU-CSOA & CETSM) Observation = Constitution dune base de donnes unique sur le phytoplancton en Mer Mditerrane
  • Page 28
  • Lquipe Michel DENIS (DR mrite CNRS) Mlilotus THYSSEN (Post-doctorante) Anthony MALKASSIAN (Doctorant 2009) Zhao LI (Doctorante 2009) Ainsi que : Aude BARANI (plate-forme PRECYM) Beatriz BECKER (identification du phytoplanton) Nicole GARCIA (analyses sels nutritifs) David NERINI (MCF, Statistiques) Patrick RAIMBAULT (SO du COM)