Ce projet a pour objectif principal d’éclairer la variabilité spatiale du processus de dégradation de la matière organique à l’échelle de l’estuaire de la Loire par un suivi de l’état de la matière organique et des communautés bactériennes. Ce travail est un préalable essentiel au développement des connaissances du fonctionnement de l’estuaire qui chaque année est profondément affecté par des crises hypoxiques dont l’origine est reliée au processus de dégradation de la matière organique apporté ou produite au sein de l’estuaire. Une approche résolument pluridisciplinaire (géochimie, écologie, biologie moléculaire, bio-informatique) est engagée dans ce projet à travers un partenariat prometteur entre le LPG (Laboratoire de Planétologie et Géodynamique – UMR 6112), MMS (EA 2160 Mer, Molécules, Santé), et le LS2N (Le Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes – UMR 6004).

Détails scientifiques du projet

La dégradation de la matière organique s’opère dans la colonne d’eau et dans la partie la plus superficielle du sédiment grâce aux communautés bactériennes et est associée à une importante consommation d’oxygène pouvant conduire dans certains cas extrêmes à l’asphyxie du milieu (Bourgault et al. 2012; Peña et al. 2010). Si elle est associée au processus hypoxique, la dégradation n’en reste pas moins essentielle dans le fonctionnement des estuaires qui constitue en eux même de véritable réacteur biogéochimique pour les particules qui y transitent. L’intensité de la dégradation de la matière organique et les flux de matières est déterminé en partie par la quantité et la qualité de la matière organique à disposition des bactéries (Eyre et al. 2013; Karle et al. 2007). Elle peut être également modulée par les facteurs environnementaux (Steenbergh et al. 2014; Wakeham et Canuel 2006) et les nombreuses interactions biotiques au sein même des communautés bactériennes (Hicks et al. 2018) qui trop souvent ignorées peuvent aussi jouer un grand rôle dans ce processus.
De par l’hétérogénéité des habitats observés dans les espaces de transition (et donc des facteurs biotiques ou abiotiques), tous les espaces d’un estuaire ne sont donc pas soupçonnés de participer de la même manière à la dégradation de la matière organique. Dans le cas de l’estuaire de la Loire, de premier résultats issus du précédent programme scientifique semblent déjà mettre en lumière le rôle majeur du compartiment sédimentaire dans les processus de transformation au sein de l’estuaire (Thibault de Chanvalon et al. 2016). Pour autant, pour identifier les leviers écologiques à actionner dans la perspective d’une gestion durable de ces espaces, il convient de confirmer le rôle de chaque compartiment estuarien dans la dégradation de la matière organique mais aussi les différents moteurs de ce processus en explorant la dynamique des communautés bactériennes.
Ce projet a ainsi pour ambition de :
• Localiser les compartiments estuariens responsables de la dégradation de la matière organique en suivant l’état de la matière organique le long d’un gradient de salinité.
• Décrire la structure de la communauté bactérienne en lien avec l’avancement de la dégradation de la matière organique dans l’estuaire.
• Illustrer l’influence des facteurs environnementaux sur les assemblages bactériens clés afin de mieux prédire le fonctionnement biogéochimique de l’estuaire.

Pour répondre à ces objectifs, la méthodologie mise en place va se greffer sur un effort scientifique déjà réalisé dans un autre projet (le projet INSU-REBELRED) dans lequel une caractérisation biogéochimique complète de la colonne d’eau/de la MES/du sédiment est prévue sur un transect de 8 stations de Nantes au large de St-Nazaire dans une campagne de terrain impliquant près de 23 chercheurs. Le master 2 qui participera aux prélèvements de terrain (1 semaine), sera en charge d’assurer les prélèvements de MES et sédiments (par carottage) pour ce projet à l’aide des engins techniques déployés sur le bateau (Bouteilles NISKIN, carottier UWITEC etc.). Tous les échantillons prélevés seront étudiés au sein des laboratoires du LPG (Angers et La Roche sur-Yon), MMS (Nantes) et dans les locaux du LS2N (Nantes).

Les échantillons de sédiment et de MES serviront à quantifier la quantité de matière organique à partir des concentrations en NOP, en COP et pigments chlorophylliens et caroténoïdes évalués par spectrométrie et analyses HPLC. L’état d’avancement de la dégradation de la matière organique sera suivi à l’aide des ratio COP/NOP et pigmentaires. Enfin, des indices quant à l’origine de la matière organique observé seront fournis grâce à la signature isotopique (δ13C, δ15N) et pigmentaire (servant à estimer les classes d’algues à l’origine de la matière organique produite) des échantillons.

En parallèle, la diversité bactérienne sera étudiée à partir des traces d’ADN 16S contenues dans les sédiments de surface via la méthode du « metabarcoding » (ciblé sur la région V1-V9 de l’ADN 16S bactérien). La diversité taxonomique sera estimée après extraction de l’ADN 16S environnementale, amplification PCR et séquençage ILLUMINA. L’identification des variants biologiques ASV (amplicon sequence variant) sera réalisée par comparaison avec une base de données de référence (ex : Greengenes ; SILVA etc). Après plusieurs étapes dans un pipeline bio-informatique, la structure des réseaux bactériens sera projetée sur un réseau de co-occurence permettant de décrire le fonctionnement de la communauté bactérienne et tester l’influence des paramètres environnementaux.

L’ensemble des résultats acquis seront enfin contextualisé à l’aide des données acquises par d’autres chercheurs impliqués dans la campagne de terrains afin de qualifier les transformations des particules en transit et d’identifier au passage certains groupes bactériens susceptibles d’être impliqués dans la variabilité de ces processus.

Les objectifs opérationnels détaillés du stage de master 2:
• Echantillonnage des matières en suspension et sédiments superficiels (1 semaine, Corsept)
• Réalisation des analyses pigmentaires sur les échantillons de sédiments et MES au sein du MMS (HPLC, 1 semaine Nantes)
• Exploitation des résultats fournis par les analyses de spectrométrie et d’isotopie stable (δ13C, δ15N).
• Réalisation des analyses de biologie moléculaire sur les échantillons de sédiments et LPG (extraction et amplification PCR, 1 semaine La-Roche-sur-Yon)
• Construction du réseau de co-occurrence et tables des ASV (amplicon sequence variant) pour décrire la structure des communautés bactériennes (sous la direction du LS2N)
• Analyse des résultats et synthèse bibliographique sur la dégradation de la matière organique et la diversité bactérienne associées (Angers)

Profil candidat
Le candidat doit être en mesure de réaliser un stage de 6 mois (début du stage en février 2019 au plus tard) basé à Angers. De par l’approche pluridisciplinaire du projet plusieurs profils peuvent prétendre au poste (biologiste, bio-informaticien, écologue, géochimiste) mais toutes les expériences en lien avec les thématiques du projet constitueraient un plus dans le dossier. Toutefois certaines aptitudes sont requises pour mener à bien un tel projet :
• Goût pour les mesures expérimentales (terrain, labo)
• Curiosité scientifique et bonne capacité rédactionnelle
• Rigueur, et bonne capacité à travailler en équipe.

Le contenu de cette offre est la responsabilité de ses auteurs. Pour toute question relative à cette offre en particulier (date, lieu, mode de candidature, etc.), merci de les contacter directement. Un email de contact est disponible: [email protected]

Pout toute autre question, vous pouvez contacter [email protected].