Accueil > Productions scientifiques > Thèses soutenues > Thèses soutenues en 2014

Soutenance de thèse de Marc Arancio

Le 16 octobre 2014 à 13h30

par Valérie PLOUVIN - publié le

Marc Arancio, Doctorant au sein du Laboratoire d’Océanologie et de Géosciences (LOG) soutiendra publiquement sa thèse intitulée :

Etude théorique des interactions entre des dinoflagellés et des parasitoïdes eucaryotes en environnement mélangé : persistance du système et succession phytoplanctonique.

Date : Le 16 octobre 2014 à 13h30

Lieu : Amphi LEBON à Polytech’Lille

JURY :

Directeur de thèse :

- SOUISSI Sami

Rapporteurs :

- POGGIALE Jean-Christophe

- CHARLES Sandrine

Membres :

- SCHMITT François G

- GUILLOU Laure

- SOURISSEAU Marc

Résumé :

De nombreuses espèces de dinoflagellés autotrophiques peuvent être parasitées par de multiples parasitoïdes eucaryotes comme Amoebophrya spp. ou Parvi/ucifera spp. Ces parasitoïdes ont un cycle de vie particulier avec une alternance obligatoire entre un stade libre infectieux, appelé zoospore, et un stade intracellulaire de sporulation. Le stade de sporulation, pendant lequel le parasite consomme l’hôte et se multiplie, dure entre 2 et 4 jours. Il abouti à la mort de l’hôte et à la libération de plusieurs dizaines, voir plusieurs centaines de zoospores. Chacun des zoospores est capable d’infecter un nouvel hôte ce qui fait de ces parasitoïdes des pathogènes très infectieux avec une grande capacité de prolifération. Plusieurs études ont ainsi pu démontrer leur fort potentiel pour contrôler la population de leurs hôtes en quelques jours. Les observations effectuées dans l’estuaire de la Penzé, dans le nord-ouest de la France, ont également montré que les hôtes et les parasitoïd es de ce milieu sont génétiquement très diversifiés. Cette diversité génétique et phénotypique suggère des interactions très variées ainsi qu’une dynamique d’infection très complexe dans ce système.
L’objectif de cette thèse consiste à appréhender cette dynamique d’infection parasitoïdes-dinoflagellés dans un estuaire fortement mélangé tel que celui de la Penzé ainsi qu’une meilleure compréhension des différentes interactions ayant lieu au sein de ce système. Afin de répondre à cette problématique de ce système nous avons utilisé l’approche de la modélisation individu-centrée (IBM).
Dans la première partie de cette étude, le modèle simulant la dynamique d’infection dinoflagellé-Amoebophrya a été paramétré avec des données de la littérature et utilisé pour évaluer différents processus pouvant mener à la persistance à long terme du système hôte­ parasitoïde. Les trois processus les plus à même d’intervenir dans la dynamique ont été testés : la diminution de l’infectivité, l’action d’un brouteur sur les parasites et le processus de désenkystement. La persistance du système a été obtenue dans tous les cas mais les conditions nécessaires pour l’obtenir en diminuant l’infectivité n’étaient pas réalistes par rapport à la variabilité observée des paramètres modifiés. L’action des brouteurs a produit des cycles courts et stables d’une dizaine de jour grâce à un contrôle de la population des parasites. Ce processus reste cependant difficile à observer dans l’environnement. Le processus de désenkystement semble responsable de la persistance interannuelle du système. Des cycles durables d’une période de 50 jours ont été produits même en présence de conditions instables. Ces cycles peuvent être obtenus avec une forte proportion de kystes infectés tant qu’une partie d’entre eux reste saine.
Dans la seconde partie de ce travail, l’influence que peuvent avoir différents types de parasitoïdes sur la dynamique d’infection et la succession des espèces de dinoflagellés est étudiée à l’aide du modèle IBM. La paramétrisation des différentes espèces de parasites a été effectuée sur la base de plusieurs dynamiques d’infection suivies en laboratoire pendant plusieursjours. Ainsi les paramètres d’infection (temps de maturation , production de parasites par cellule infectée, probabilité d’infection par contact et taux de mortalité) de plusieurs couples ont été estimé et d’autres comme le paramètre de rencontre ont été calculé théoriquement. Une communauté de dinoflagellés artificielle constituée de différents phénotypes (définie par leur taux de croissance ou fitness) a ensuite été mise en présence des différents parasitoïdes (spécifiques ou généralistes) lors de plusieurs simulations durant un cycle annuel avec des forçages réalistes de lumière, de température, de marée et de débit de rivière. En présence de parasites spécifiques, la communauté de dinoflagellés a produit une succession de phénotypes. Chaque phénotype peut alors devenir le phénotype dominant et ce même avec une fitness inferieur. Au contraire lors de l’introduction des parasites généralistes, la dynamique d’infection résulte en une série d’extinction de la communauté entière. Dans ce scénario, seuls les phénotypes avec une fitness élevée ont la possibilité de se développer à de fortes abondances.
Dans la dernière partie de cette étude, nous avons tenté d’améliorer l’estimation du paramètre utilisé pour calculer le taux de rencontre entre les hôtes et les parasites. Plusieurs méthodes d ’observations ont été utilisées pour tenter d’estimer ce paramètre. Comme l’événement à observer est rare el que les méthodes d’observations ne permettent pas de suivi assez long pour avoir une bonne représentativité statistique de l’évènement, une méthode numérique intermédiaire (simulation du comportement natatoire de l’hôte et du parasite) a été utilisée. Les observations ont donc servi à analyser le comportement de nage des organismes pour l’implémenter dans un modèle numérique et estimer le param ètre de rencontre. Pour les divers comportements simulés, le modèle a démontré une modification non négligeable de ce paramètre (environ 10%) du au changement de la trajectoire théorique rectiligne à hélicoïdale de l’hôte et également l’importance de prendre en compte le comportement des parasitoïdes (modification du même ordre de grandeur). Les comportements hétérogènes des organismes sont donc à prendre en compte pour une paramétrisation plus efficace.
En conclusion, cette étude a démontré la complexité et la diversité des interactions ayant lieu dans ce type de système, comme l’influence de la spécificité d’un pathogène sur la dynamique de la population hôte, ou la capacité de ces pathogènes a modifier la niche réalisée de leur hôte en contrôlant efficacement sa population e offre également des possibilités supplémentaires pour modéliser des systèmes complexes et concevoir des modèles dynamiques théoriques.