Soutenance de thèse de DERRIEN Marie

Résumé de la thèse

La médiation chimique est un des langages de la Nature. Les organismes détectent et s'échangent des molécules présentes dans leur environnement pour chercher de la nourriture, des partenaires sexuels ou un habitat. Ce mode de communication contribue à la distribution de la biodiversité et au fonctionnement des écosystèmes. Tandis que les fonctions des médiateurs chimiques sont bien connues en milieu terrestre, il existe un manque de connaissances dans le milieu marin.
Les grottes sous-marines ont été choisies comme écosystème modèle car elles abritent des communautés très stables et permettent de s'affranchir de nombreuses sources de variation. L'objectif était de mieux comprendre le rôle fonctionnel des espèces composant les communautés benthiques et leur implication dans les interactions chimiques. Dans 4 grottes ateliers, on a combiné caractérisation de la biodiversité benthique et du paysage chimique de l'écosystème cavernicole à des expériences menées en laboratoire simulant des interactions biotiques potentiellement médiées par des signaux chimiques.
Ces travaux ont apporté une vision détaillée de deux types de communautés cavernicoles, les Grottes Semi-Obscures (GSO) et les Grottes Obscures (GO). Des patrons de biodiversité communs aux milieux cavernicoles ont été confirmés, mais ce travail a aussi révélé la singularité de chaque site étudié. La communauté GSO abrite toujours une plus forte biodiversité que la communauté GO, les éponges dominant ces assemblages. De nombreuses espèces sont retrouvées de grotte en grotte, mais leur occurrence varie énormément dans une communauté. Enfin ces travaux ont révélé une forte diminution du nombre d'espèces pour chaque grotte en seulement 5 ans, des changements de biodiversité liés à l'augmentation de la fréquence des vagues de chaleur marines.
L'instrument I-SMEL a été développé pour capter in situ les paysages chimiques à proximité des GSO et GO, et évaluer la contribution des organismes benthiques. Le traitement des données métabolomiques a ensuite révélé que l'eau de chaque communauté se distinguait par la présence de classes chimiques différentes : en GSO, les alcaloïdes et les terpènes et en GO, les acides gras et les polycétides. En GSO, ces composés pourraient dériver des métabolites spécialisés des espèces d'éponges dominant la communauté. En GO, ces molécules proviendraient plutôt du métabolisme bactérien ou bien correspondraient à des composés réfractaires à la biodégradation s'accumulant dans les parties les plus confinées des grottes. Par conséquent, les quatre grottes naturelles se distinguent plus par leur paysage chimique en GSO qu'en GO.
Les mysidacés de grotte (Hemimysis margalefi) sont des crustacés qui réalisent des migrations circadiennes entre l'intérieur et l'extérieur des grottes. L'influence de différents paysages chimiques de grottes sur le comportement de reconnaissance de l'habitat par les mysidacés a été étudiée. Les résultats ont démontré que chaque population reconnaissait l'eau de sa grotte, mettant alors en évidence un comportement de homing, probablement basé sur la détection de signaux spécifiques à chaque grotte. Dans la mesure où une population donnée de mysidacés ne reconnait pas le paysage chimique spécifique d'une grotte étrangère, on peut imaginer comment des changements de biodiversité benthique en GSO peuvent avoir des conséquences sur le fonctionnement de l'écosystème.
Les résultats de ces recherches devraient ainsi permettre de proposer rapidement un nouveau modèle de fonctionnement des grottes sous-marines, prenant en compte le rôle de la médiation chimique dans les interactions biotiques. Ces travaux ouvrent la porte à d'autres démonstrations du rôle fonctionnel de la médiation chimique dans l'océan. Ces études demeurent cruciales pour mieux comprendre le fonctionnement des écosystèmes, particulièrement dans un contexte où la biodiversité est fortement affectée par les changements environnementaux en cours.