Cell cycle implication on nitrogen acquisition and synchronization in ıt Thalassiosira weissflogii (Bacillariophyta)

International audienceThe Michaelis-Menten model of nitrogen (N) acquisition, originally used to represent the effect of nutrient concentration on the phytoplankton uptake rate, is inadequate when other factors show temporal variations. Literature generally links diurnal oscillations of N acquisition to a response of the physiological status of microalgae to photon flux density (PFD) and substrate availability. This work describes how the cell cycle also constitutes a significant determinant of N acquisition and, when appropriate, assesses the impact of this property at the macroscopic level. For this purpose, we carried out continuous culture experiments with the diatom Thalassiosira weissflogii (Grunow) G. Fryxell & Hasle exposed to various conditions of light and N supply. The results revealed that a decrease in N acquisition occurred when a significant proportion of the population was in mitosis. This observation suggests that N acquisition is incompatible with mitosis and therefore that its acquisition rate is not constant during the cell cycle. In addition, environmental conditions, such as light and nutrient supply disrupt the cell cycle at the level of the individual cell, which impacts synchrony of the population

Interférence entre les processus mitotiques et la prise d'azote chez Thalassiosira weissflogii. Implications en modélisation et sur les flux globaux.

version finale (révisée en 03/2010)The Monod model of nitrogen acquisition, originally used to represent the effect of a nutrient concentration on the phytoplankton uptake rate, is inadequate when other factors show temporal variations. Literature generally links the diurnal oscillations of nitrogen acquisition to a response of the physiological status of microalgae to the photon flux and to the substrate availability. This thesis aims to analyze how the cell cycle is also a significant determinant of nitrogen acquisition, and where appropriate, to assess the impact of this property at the macroscopic level. In this purpose, we conducted continuous culture experiments of the diatom Thalassiosira weissflogii exposed to various conditions of light and nitrogen supply. Results reveal a decrease in nitrogen acquisition when a significant proportion of the population is in mitosis. The timing of the mitotic processes appears to be regulated both by the growth conditions and by an internal clock. Moreover, our experiments show that the emergent behavior of the individuals depends on the degree of synchronization the population, and we discuss the factors affecting this phenomenon. Then, our hypotheses are used in a numerical approach in order to assess the gain of representativeness obtained by taking into account the cell cycle in phytoplankton growth models. Finally, we discuss how the cell cycle may impact nitrogen acquisition in the real marine environment and conclude on the possible implications in ecology.Le modèle michaëlien d'acquisition d'azote, utilisé à l'origine pour représenter l'effet de la concentration d'un nutriment sur son taux d'absorption, s'avère insuffisant lorsque d'autres facteurs présentent des variations temporelles, à l'exemple du cycle diurne de lumière. Dans la littérature, les oscillations diurnes de l'acquisition d'azote sont généralement expliquées par la réponse du statut physiologique des microalgues au flux de photons et à la disponibilité en substrat. Cette thèse a pour but d'identifier dans quelle mesure le cycle cellulaire conditionne lui aussi la prise d'azote, et le cas échéant d'évaluer l'impact de cette propriété au niveau macroscopique. Pour cela, nous avons réalisé des expériences en cultures continues de la diatomée Thalassiosira weissflogii soumise à différentes conditions de lumière et d'azote. Notre étude met en évidence une diminution de l'acquisition d'azote lorsqu'une proportion significative de la population est en mitose. Il apparait également que les évènements mitotiques sont planifiés à la fois par les conditions de croissance et par une horloge interne. De plus, nos expériences montrent que les conséquences macroscopiques de ces propriétés individuelles sont fonction du degré de synchronisation de la population, et nous détaillons les facteurs agissant sur ce phénomène. Ensuite, nos hypothèses sont reprises dans une approche numérique afin de tester le gain de représentativité obtenu en prenant en compte le cycle cellulaire dans la modélisation de la croissance phytoplanctonique. Enfin, nous discutons de l'effet du cycle cellulaire sur l'acquisition d'azote en milieu marin et de ses possibles implications écologiques

Interférence entre les processus mitotiques et la prise d azote chez Thalassiosira weissflogii (Implications en modélisation et sur les flux globaux)

Dans l océan, l azote constitue l un des éléments majeurs limitant la croissance du phytoplancton, et l étude des processus intervenant dans son acquisition est d une importance capitale dans la compréhension des flux de matière. Il est maintenant reconnu que le modèle Michaëlien, utilisé à l origine pour représenter l effet de la concentration d un nutriment sur son taux d absorption, s avère insuffisant dans le cas où d autres facteurs présentent des variations temporelles, comme la lumière en cycles diurnes. Dans ce cas, le statut physiologique (réserves nutritionnelles et énergétiques) intervient comme élément de régulation endogène. Le but de notre travail est d identifier dans quelle mesure le cycle cellulaire conditionne lui aussi la prise d azote, et, le cas échéant d évaluer l impact de cette propriété au niveau macroscopique. Pour cela, nous avons réalisé des expériences en cultures continues de la diatomée Thalassiosira weissflogii soumise à différentes conditions de lumière et d azote. Un suivi à haute fréquence du cycle cellulaire, du nombre de cellules, de la concentration en nitrate, et des quotas en azote, carbone, chlorophylle a, sucres et protéines nous a permis de différencier les effets du cycle cellulaire de ceux des variables externes sur la prise de nitrate.Nos résultats montrent que les forçages externes (lumière et nitrate) et le statut physiologique ne permettent pas à eux seuls d expliquer le processus d acquisition d azote. Nous montrons que la mitose est un processus majeur à prendre en compte, puisqu il s accompagne d une réduction de la prise de nitrates quelles que soient les conditions de croissance. Le point sous-jacent est la détermination de l entrée en mitose des cellules dans la journée. Nous montrons que les conditions de croissance ont un impact sur la longueur du cycle cellulaire via des vérifications des statuts azoté et énergétique effectuées en G1 et G2. Nos résultats suggèrent toutefois qu une horloge interne restreint la phase de division à deux fenêtres temporelles dans la journée, le statut physiologique des cellules ne déterminant que la proportion de la population qui entre en mitose au sein de chaque fenêtre. Nos expériences montrent également que les conséquences macroscopiques de ces propriétés individuelles sont fonction du degré de synchronisation de la population (proportion de cellules effectuant simultanément leur mitose). Celui-ci est réduit lorsque les conditions nutritionnelles ou lumineuses deviennent sub-optimales pour la croissance, ce que nous interprétons comme étant la manifestation d une variabilité individuelle exacerbée par des capacités d acclimatation différentes. Les hypothèses et conclusions de ce travail sont ensuite discutées d un point de vue évolutif. Finalement, nous proposons différents modèles du cycle cellulaire afin d évaluer le gain de représentativité obtenu par une complexification des modèles de croissance classiques. Différents niveaux de complexité sont proposés à partir de nos hypothèses biologiques, et testés sur d autres données.PARIS-BIUSJ-Sci.Terre recherche (751052114) / SudocSudocFranceF

Cell cycle modelling for microalgae grown under light/dark cycles

International audienceMicroalgae are photosynthetic microorganisms of growing industrial importance. Under natural illumination, they synchronize on the light signal, generating thus complex dynamics. A new model is proposed to represent the cell cycle dynamics of cells submitted to a light-dark signal. The model is based on a Droop approach relating the growth rate (in terms of carbon uptake) with the nitrogen status of the cell. Three main states are considered within the cell cycle: G1, G2 and M. The transition rate from one state to another is assumed to depend on the nutrient status (from G1 to G2) or on the light dose (from G2 to M). The model is then calibrated with experiments performed in various conditions of light and nitrogen supply. The model turns out to accurately represent the cell cycle dynamics, and the carbon fluxes. The model is validated with a data set obtained in slightly different conditions

L'Internet et la démocratie numérique

Apparu dans un contexte d’affaiblissement de la démocratie représentative classique, l’Internet offre aujourd’hui à tout un chacun une tribune mondiale de libre expression et transforme virtuellement l’individu en " e-citoyen ". De ce fait, il change radicalement la relation au pouvoir, bouleverse les circuits de décision habituels et induit de nouvelles modalités de participation à la vie politique. Mais s’agit-il d’un complément des pratiques démocratiques traditionnelles ou d’un renouvellement pur et simple de celles-ci ? Réalisé par de jeunes chercheurs en droit de l’Université de Perpignan Via Domitia, cet ouvrage apporte des éléments de réponse à cette question par un réexamen des notions classiques de liberté d’expression, d’égalité, de démocratie et d’ordre public appliquées au numérique. Blogs, e-propagande, partis pirates, hacking, cybercriminalité, censure électronique sont ainsi quelques-uns des thèmes portés par une brûlante actualité, sur lesquels les auteurs ont porté leur réflexion

A Phobos geodesy experiment to constrain its bulk interior structure and origin

International audienceThe origin of the Martian moons is still an open question [1]. The ill-fated Phobos Soil mission was an ambitious mission devoted to find out an answer to this open issue. Among the suite of instruments dedicated to the interior of Phobos, the radio-science experiment [2] (as well as the libration experiment [3]) were wellsuited to provide constraints on the bulk interior structure of Phobos. As such information is one of the key pieces still required to understand the origin of this small body [1], we present here the scientific rationale and the goals of a geodesy experiment, which could easily composed the payload of future missions toward the Martian moon system

A Phobos geodesy experiment to constrain its bulk interior structure and origin

International audienceThe origin of the Martian moons is still an open question [1]. The ill-fated Phobos Soil mission was an ambitious mission devoted to find out an answer to this open issue. Among the suite of instruments dedicated to the interior of Phobos, the radio-science experiment [2] (as well as the libration experiment [3]) were wellsuited to provide constraints on the bulk interior structure of Phobos. As such information is one of the key pieces still required to understand the origin of this small body [1], we present here the scientific rationale and the goals of a geodesy experiment, which could easily composed the payload of future missions toward the Martian moon system

A Phobos geodesy experiment to constrain its bulk interior structure and origin

International audienceThe origin of the Martian moons is still an open question [1]. The ill-fated Phobos Soil mission was an ambitious mission devoted to find out an answer to this open issue. Among the suite of instruments dedicated to the interior of Phobos, the radio-science experiment [2] (as well as the libration experiment [3]) were wellsuited to provide constraints on the bulk interior structure of Phobos. As such information is one of the key pieces still required to understand the origin of this small body [1], we present here the scientific rationale and the goals of a geodesy experiment, which could easily composed the payload of future missions toward the Martian moon system