Towards an understanding of the regulation and the ecology of aerobic anoxygenic phototrophic bacteria in lakes

Garcia Chaves, Maria Carolina (2016). « Towards an understanding of the regulation and the ecology of aerobic anoxygenic phototrophic bacteria in lakes » Thèse. Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Doctorat en biologie.

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Résumé

Le principal objectif de cette thèse consiste à mieux comprendre l'écologie des bactéries aérobiques anoxygéniques phototrophes (AAP) dans les écosystèmes d'eaux douces et ce, en explorant comment leurs différentes composantes écophysiologiques sont affectées par des facteurs régulateurs tels que la disponibilité de la lumière, la prédation, les nutriments et le carbone organique dissous. Les trois chapitres de cette thèse explorent plus particulièrement la régulation des bactéries AAP selon différents aspects écophysiologiques. D'une part, nous avons étudié les facteurs qui régulent la croissance nette, la taille des cellules et l'abondance relative des bactéries AAP dans les communautés bactériennes. D'autre part, nous avons observé la régulation du taux de croissance brut et de l'activité de cellules individuelles des bactéries AAP. Par rapport aux facteurs ayant le potentiel de régir les communautés APP, nous avons centré notre attention sur l'effet du broutage et des nutriments sur la régulation de l'abondance, de la croissance nette et de la taille cellulaire. Par rapport aux facteurs ayant le potentiel de régir l'activité et la croissance des bactéries AAP, nous avons centré notre attention sur les effets de la lumière, des nutriments et du carbone organique dissous. En combinant des approches empirique et expérimentale, nous avons exploré à la fois les patrons des activités des cellules individuelles, des taux de croissances bruts, de la production de pigments, du potentiel phototrophique, de la mortalité, de la taille cellulaire, de l'abondance et de la biomasse des AAP dans leurs écosystèmes naturels ainsi que les processus réglementaires sous-jacents en conditions expérimentales. Cette approche diverse inclue la combinaison d'expérimentation à l'échelle des mésocosmes et des microscomes, la collecte d'eau dans plusieurs lacs couvrant des grands gradients environnementaux et l'utilisation d'une variété d'outils microbiologiques incluant la microscopie à fluorescence infrarouge, la fluorimétrie cinétique, la microautoradiographie et la PCR quantitative en temps réel (qPCR). Nos résultats principaux démontrent que les bactéries AAP sont une composante hautement dynamique des communautés bactériennes d'eaux douces. Par rapport à la totalité de la communauté bactérienne, les bactéries AAP sont en moyenne plus grosses, plus actives et ont un taux de croissance plus rapide, qui varie cependant entre les systèmes et au sein même d'une même communauté. Ces caractéristiques semblent les rendre plus attrayantes aux prédateurs, en incluant le zooplancton métazoaire. Par conséquent, les bactéries AAP semblent être soumises à une forte pression de broutage dans les écosystèmes d'eaux douces, ce qui pourrait expliquer leur très faible taux de croissance ambient et leurs abondances relatives très basses. En vertu de ceci, le broutage préférentiel des AAP résulte probablement dans un transfert efficace du carbone de la toile microbienne vers des niveaux trophiques plus élevés. Notre exploration de l'effet de la lumière sur les processus physiologiques clés des communautés de bactéries AAP démontre la complexité des interactions entre l'environnement et la physiologie des AAP. Nos résultats suggèrent que, contrairement à nos prévisions, les taux de croissances accrues et le potentiel compétitif des bactéries AAP ne peuvent pas être directement liés à la capacité de ces bactéries à utiliser l'énergie lumineuse. Le manque potentiel d'un effet direct de la lumière sur la croissance et activité des AAP n'implique pas l'absence d'un bénéfice de la fonction phototrophe, mais suggère plutôt que cet avantage n'est pas encore compris. Nous avons confirmé que la lumière a un effet direct sur la synthèse de la BChla dans les communautés naturelles de bactéries AAP. De plus, nous suggérons que la production de pigments peut être corrélée avec d'autres fonctions cellulaires qui ne sont pas directement reliées à la croissance mais qui peuvent néanmoins représenter un avantage significatif pour les cellules AAP. Ces fonctions cellulaires pourraient inclure l'activation des cellules, la régulation de l'expression de leurs grands ensembles d'enzymes ou la production de caroténoïdes qui sont hypothétiquement associées avec la protection de la phototoxicité. Pour conclure, peu d'inférences peuvent être apportées concernant le rôle écologique et la performance des bactéries AAP basé seulement sur leurs patrons d'abondance. Tandis que la question concernant l'avantage de la fonction phototrophe des bactéries AAP demeure inexpliquée, cette thèse apporte une contribution significative à la compréhension du rôle de la lumière en apportant un scénario intégratif qui examine les liens potentiels entre la lumière, la croissance des bactéries AAP, l'activité, la régulation et le potentiel photosynthétique. Nous suggérons aussi quelques questions et hypothèses qui pourront encourager des études futures à résoudre certaines incertitudes associées à ce groupe de procaryotes. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : bactéries aérobiques anoxygéniques phototrophes (AAP), eau douce, lumière, broutage, croissance, activité, écophysiologie.

Type: Thèse ou essai doctoral accepté ()
Informations complémentaires: La thèse a été numérisée telle que transmise par l'auteur.
Directeur de thèse: Del Giorgio, Paul A.
Mots-clés ou Sujets: Bactéries phototrophes aérobies anoxigéniques (AAP) / Écophysiologie / Régulation (Biologie) / Écologie d'eau douce
Unité d'appartenance: Faculté des sciences > Département des sciences biologiques
Déposé par: Service des bibliothèques
Date de dépôt: 31 août 2016 18:53
Dernière modification: 31 août 2016 18:53
Adresse URL : http://archipel.uqam.ca/id/eprint/8775

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