Projet ANR-11-JSV7-0014 – PHYCOCYANO : Relation fonctionnelle Cyanobactéries/Bactéries : Dynamique de la phycosphère et recyclage interne de l’azote
Programme : JCJC - SVSE 7 - Biodiversité, évolution, écologie et agronomie (JCJC SVSE 7) 2011
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Madame julie LELOUP (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ILE-DE-FRANCE SECTEUR PARIS B)
Partenaires : Biogéochimie et Écologie des Milieux Continentaux
Montant : 180000.0 euros
Date de début : 2012
Durée : 36 mois
Résumé : Les proliférations de cyanobactéries perturbent le fonctionnement des écosystèmes aquatiques continentaux, par exemple perte de biodiversité dans les communautés phytoplanctoniques, et  production de biomasses très importantes. Elles peuvent également constituer un risque sanitaire important pour l’homme et les animaux, en raison de leurs capacités à produire de nombreuses toxines. S’il est désormais bien établi que l’excès de nutriments (phosphore et azote) et les conditions climatiques (stabilité de la colonne d’eau) jouent un rôle majeur dans le déterminisme de ces phénomènes, de nombreux facteurs et processus encore mal connus interviennent dans le déclenchement puis le développement des proliférations de cyanobactéries. C’est le cas par exemple du rôle des interactions positives ou négatives existantes entre les différents acteurs des communautés microbiennes. Les connaissances sur la phycosphère (nommée ainsi par analogie à la rhizosphère) des cyanobactéries sont encore très réduites alors que les échanges de matière et d’énergie au sein de la phycopshère (mucus, exsudats, produits de la fixation N2, minéralisation de la matière organique) sont certainement très nombreux. Dans ce projet, nous proposons de caractériser les communautés bactériennes associées à deux cyanobactéries toxiques, Microcystis aeruginosa et Aphanizomenon flos aquae, qui prolifèrent dans de très nombreux écosystèmes à travers le monde. Pendant le bloom phytoplanctonique (Mai à Octobre), la succession des deux cyanobactéries est observée avec une dominance d’A. flos aquae en Mai-Juin, suivi de la codominance des deux espèces entre Juin et Juillet, et la dominance de M. aeruginosa de Juillet à Octobre. Plus précisément, dans ce projet, nous focaliserons nos travaux sur la diversité structurelle et fonctionnelle et l’activité de ces communautés bactériennes, en portant une attention particulière sur le cycle de l’azote. En effet, si M. aeruginosa n’est pas capable de fixer l’azote atmosphérique, A. flos aquae possède en revanche des cellules différenciées dans la fixation de cet élément au sein de ses filaments. Ainsi, notre hypothèse principale est que cette capacité des cyanobactéries à fixer ou non le N2 a des conséquences importantes sur la composition et le fonctionnement des cortèges bactériens associées à ces deux espèces.  Pour y répondre, nous développerons une approche intégrée reposant à la fois sur des analyses de métatranscriptomes et sur une quantification moléculaire de l’expression des gènes impliquées dans le cycle de l’azote, en association avec une approche de dilution isotopique 15N et avec des mesures d’activités potentielles. Ces approches devraient nous permettre de (i) comparer la structure et la composition bactérienne associée aux deux cyanobactéries, et libres dans la colonne d’eau (ii) caractériser le métabolisme global et l’activité des gènes impliqués dans le cycle de l’azote au sein de la fraction bactérienne active, et (iii) déterminer les flux d’azote et les émissions de N20 au sein des consortia bactéries-cyanobactéries. L’ensemble de ces résultats nous renseignera sur la nature des échanges existant entre les cyanobactéries et les bactéries associées, échanges qui pourraient contribuer à mieux comprendre le succès écologique de ces espèces.