Rôle des bactéries hétérotrophes dans le couplage des cycles du fer et du carbone dans l'océan

Abstract

Les réponses métaboliques à la limitation de deux souches bactériennes d Alteromonas macleodii issues d environnements contrastés (côtier et océanique) ont été étudiées. Chez A. macleodii, la limitation en fer entraine une réduction de la respiration et induit des variations significatives dans l expression d enzymes clé du catabolisme du carbone, en particuliers celles impliquées dans le cycle de Krebs et la glycolyse. Par ailleurs, la souche océanique est moins affectée dans sa croissance que la souche côtière, suggérant une adaptation de ces microorganismes à leur environnement. La combinaison des techniques de microautoradiographie et de CARD-FISH a été développée avec le radioisotope 55Fe, et a démontré le potentiel de cette méthode pour tracer le devenir du fer au sein d une communauté bactérienne. Les premières applications ont révélé une contribution importante des Gammaprotéobactéries, incluant le genre Alteromonas, dans l acquisition du fer en mer Méditerranée et en océan Austral. En océan Austral, la demande en fer des bactéries hétérotrophes a aussi été évaluée pendant la campagne KEOPS2. En début de bloom printanier, les bactéries sont en concurrence avec le pico-nanoplancton pour l accès au fer. L incorporation du fer par les bactéries est près de 20 fois supérieure lorsque le pico-nanoplancton est retiré des expériences. Une forte corrélation entre incorporation du fer par les bactéries et production primaire a aussi été trouvée. Les résultats suggèrent fortement que la disponibilité en carbone organique dissous conditionne la demande en fer des bactéries hétérotrophes et influe indirectement sur les relations trophiques.The metabolic response of two strains of Alteromonas macleodii, isolated from contrasting marine environments (coastal and oceanic), was investigated. Iron limitation leads to a decrease in respiration and significant changes in expression of several key enzymes associated with carbon catabolism, specifically those involved the citric acid cycle and glycolysis. The study shows strain-specific responses to iron limitation. Growth rate of the oceanic strain was less sensitive to low iron concentrations compared to those of the coastal strain. The study provides new insights into how heterotrophic bacteria acclimatize to low iron concentrations. Thus, by altering carbon metabolism and energy acquisition of heterotrophic bacteria, Fe may affect cycling of carbon in certain oceanic regions. In order identify marine bacterial assemblages actively incorporating iron, microautoradiography combined with CARD-FISH was developed using 55Fe as the radioisotope. Initial application of this technique highlights its potential and shows the major contribution of Gammaproteobacteria, including Alteromonas genus, to iron incorporation in both NW Mediterranean Sea and Southern Ocean. In the Southern Ocean bacterial iron demand was measured during the KEOPS2 cruise. At the beginning of the spring bloom, bacteria competed strongly with pico-nanoplankton for iron. Iron incorporation by bacteria was 20 times higher when pico-nanoplankton was removed. The results suggest that the availability of dissolved organic carbon is a crucial parameter for bacterial iron demand and could indirectly influence trophic relationships.PARIS-BIUSJ-Sci.Terre recherche (751052114) / SudocSudocFranceF