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