Le picoplanctonLa photosynthèse à l’échelle du
micron
Le picoplanctonLa photosynthèse à l’échelle du
micron
Daniel VaulotStation Biologique de Roscoff
CNRS and Université Paris 6, France
PlanPlan• Le découverte du picoplancton
• Comment étudier le picoplancton ?
• Combien d’espèces de picoplancton ?
• Le picoplancton, ca sert à quoi ?
• Gènes et Génomes …
Les algues microscopiques
Les algues microscopiques
Le phyto-planctonLe phyto-plancton
La découverte du picoplancton
La découverte du picoplancton
Microscopie en fluorescence
Microscopie en fluorescence
Synechococcus découvert en 1979 par J. Waterbury
Prochlorococcus découvert en 1985 par P. Chisholm
Comment étudier le picoplancton ?
Comment étudier le picoplancton ?
Microscope
électronique
Microscope
électronique
Cytomètre en fluxCytomètre en flux
Laser
Le cytomètre en flux détecte la fluorescence
Fre
q
Fluorescence
Taille
Détection de fluorescence
100 101 102 103 104
FL3
-Hei
ght
100
101
102
103
104
SSC-Height
Ch
loro
ph
ylle
Taille
Cultiver le picoplanctonCultiver le picoplancton
Combien d’espèces de picoplancton ?
Combien d’espèces de picoplancton ?
Prochlorococcus
•Taille : 0,6 x 1,0 µm•L’organisme le plus abondant de la planète•Présent de 40 °N à 40 °S•Entre 0 et 150 m de profondeur
Synechococcus
•Diamètre : 0,8 x 1,2 µm•Le cousin de Prochlorococcus•Abondant dans les zones côtières
Prochlorococcus - Synechococcus
Bactéries (pas de noyau)
Micromonas pusilla
Micromonas pusilla
Une algue vertedécouverte en 1952
Ostreococcus tauriOstreococcus tauri
La plus petite cellule à noyau : 0.8 um
Une autre algue vertedécouverte en 1994
BolidomonasBolidomonas
Une algue brunedécouverte en 1996
Florenciella parvulaFlorenciella parvula
Découverte en 2000
L’arbre du vivantL’arbre du vivant
Comment reconstruirel’arbre du vivant ?
Comment reconstruirel’arbre du vivant ?
Caractères visiblesCaractères visibles
4 Membres
Poils
Squelette osseux
Vertébres
Utilisation de l’ADN
Utilisation de l’ADN
InitialementInitialement 25 M années25 M années 50 M années50 M années
L’ADN peut être analyséL’ADN peut être analysé
A partir des culturesA partir des cultures
A partir du milieu naturelA partir du milieu naturel
Thermococcus barophilus
Trichomonadida
Microsporidia
Diplomonadida
Giardia#
Myxomycetes# Vahlkampfiidae
Euglenida
Kinetoplastida Dictyostelium discoideum
Entamoeba
Haplosporidia
Polycystinea
Foraminifera
Phaeophyceae
Pelagophyceae Dictyochophyceae
Bolidophyceae
Diatoms Eustigmatophyceae Raphidophyceae
Chrysophyceae
Stramenopiles heterotroph A
Stramenopiles heterotroph B
Plasmodiophorida
env.OLI019 + OLI032 Chlorarachniophyceae nucleus
Cercozoa Glaucocystophyceae
Apusomonas proboscidea
Eucaryotes supérieurs
Choanoflagellates
Acanthamoeba/ Hartmannella
Cryptophyceae nucleus
Rhodophyceae + Cryptophyceae nucleomorph
Novel red algae? Rosko II
Plantes vertes Haptophyta
Perkinsozoa
Alveolates Group I (OLI11001)
Alveolates Group II (Amoebophyra)
Dinoflagellates
Apicomplexa/Ciliates
Acanthareans
0.10#
Le picoplancton est très diversifiéLe picoplancton est très diversifié
?
?
Le picoplancton est très diversifié
Le picoplancton est très diversifié
Baldauf 2003, Science
Guillou et al. 2004
Prasinophytes
Prasinophytes
HeterokontesHeterokontes
Echantillons naturels
Echantillons naturels
Group II
Group I
Pacifique EquatorialPacifique Equatorial
Moon et al. 2001, Nature
Espèces picoplanctoniques non cultivées
Espèces picoplanctoniques non cultivées
Baldauf 2003, Science
?
Marqueurs cellulairesMarqueurs cellulaires
Marqueur reconnaissant toutes les cellules à noyau
Marqueur Bolidomonas
Chlamydomonas Bolidomonas
Jul Oct Jan Apr Jul Oct0
2 000
4 000
6 000
8 000
10 000
12 000
14 000
Cel
l/mL
Date (2000-2001)
Eukaryotes Micromonas Ostreococcus Bathycoccus
Picoplancton au large de Roscoff
Picoplancton au large de Roscoff
données F. Not
Valentin and Not, in prep.Pigment photosynthétique ?
Sonde Noyau
Visualiser des groupes non-cultivés
Visualiser des groupes non-cultivés
Quel est le rôle du
picoplancton ?
Quel est le rôle du
picoplancton ?
La chaîne alimentair
e
La chaîne alimentair
e
20 m
80 m
150 m
Surface
thermocline
UV
Synechococcus 10 000 / ml
Picoeucaryotes 1 000 / ml
Bactéries 1 000 000 / ml
Microzooplancton 100 / ml
Virus 10 000 000 / ml
FerPhosphatesNitrates
Prochlorococcus 100 000 / ml Vent
Une boucle plutôt qu’une chaîne
Une boucle plutôt qu’une chaîne
Gènes et Génomes ?Gènes et
Génomes ?
ADNADN
Chez l’homme
• 46 chromosomes
• 3 milliard de lettres
• 80 000 gènes
Chez l’homme
• 46 chromosomes
• 3 milliard de lettres
• 80 000 gènes Prochlorococcus
• 1 chromosome
• 1.6 millions de lettres
• 1 700 gènes
Prochlorococcus
• 1 chromosome
• 1.6 millions de lettres
• 1 700 gènes
Le génome de l'océan...
Le génome de l'océan...
• Venter et al. 2004 :Mer des Sargasses
• 1800 nouvelles "espèces"
• 1,280,663 nouveaux gènes
• 12 génomes à peu près complets
• diversité des protéorhodopsines
Extrême diversité
...
Extrême diversité
...
En résuméEn résumé
• Le picoplancton est très petit (moins de 2 micron) mais très diversifié
• Il joue un rôle considérable dans le fonctionnement des écosystèmes océaniques
• Il offre un intérêt pour beaucoup de disciplines de la biologie