Les communautés bactériennes des lacs d'Annecy et du Bourget : dynamique, structure et principaux facteurs de régulation
Résumé
Studies performed during this PhD thesis attempt to improve the understanding of the functioning of microbial communities in French peri-alpine lakes. An important part of this work consisted in analyzing, through different temporal and spatial scales (short vs. long, epivs. hypolimnion), the effects of top-down and bottom-up factors over the intra- and interannual dynamic evolution of the free-living bacterial community structure, by using either ecosystemic or experimental approaches in two lakes with different trophic status (Lake Annecy and Lake Bourget, Haute-Savoie, France). Thanks to the ecosystemic approach, we highlighted an inter- and intra-lake variability of the bacterial community structure along time. Moreover, the inter-annual study, performed on the Lake Bourget, showed no repeatability in the temporal dynamics of the bacterial community structure from one year to another. Among the 12 environmental and biological parameters considered in these studies, more than 80% seemed to play a role in the temporal evolution of this structure, underlining the complexity of the factors implicated. A high proportion of this variance (> 60%) was explained only by bottom-up factors whatever the lake and the depth. On the other hand, the top-down factors tended to be expressed more in the hypolimnion than in the epilimnion, with an effect (i) varying between ciliates, flagellates and viruses, and (ii) weaker in comparison to bottom-up effects. In the same time, an experimental approach was conducted during different periods of the year (early spring vs.summer) in order to assess the impact of predation by flagellates and viral lysis on the bacterial community over short temporal scales (i.e. days). Despite the appearance of some specific phylotypes depending on the treatments considered, no clear tendency was established concerning the implication of these two processes in the evolution of the bacterial community structure. This confirmed the results obtained from the ecosystemic approach and testified again to the complexity of parameters which take place in the temporal dynamic of the bacterial community structure in large and deep peri-alpine lakes. However, this approach has shown that the combined action of viral activity and predation seemed to play a significant role in sustaining a strong bacterial production in these lacustrine systems.
Le travail présenté dans ce manuscrit de thèse s’insère dans la perspective d’une meilleure compréhension du fonctionnement des communautés microbiennes dans les lacs péri-alpins profonds. Une partie importante de ce travail a consisté à analyser les effets des facteurs « top-down » et « bottom-up » sur la dynamique structurelle verticale et temporelle (intra- et interannuelle) de la fraction libre de la communauté bactérienne en combinant des approches écosystémiques et expérimentales dans deux lacs de niveaux trophiques différents (lac d’Annecy et lac du Bourget, Haute-Savoie, France). Au cours du suivi écosystémique, l’analyse de la structure bactérienne appréhendée par une méthode d’empreinte moléculaire (DGGE, Denaturing Gradient Gel Electrophoresis), nous a permis de mettre en évidence, une dynamique intra- et interlacs très variable au cours du temps de la structure bactérienne. De même, l’étude pluriannuelle réalisée sur le lac du Bourget a montré, et cela quelque soit la profondeur considérée, une absence de reproductibilité de la dynamique structurelle de la communauté bactérienne d’une année à l’autre. Parmi les 12 variables environnementales et biologiques considérées, plus de 80% d’entre-elles semblaient intervenir dans l’évolution temporelle de cette structure, soulignant la complexité des paramètres impliqués dans la dynamique structurelle de la communauté bactérienne au sein de ces lacs. Une proportion importante de la variance (> 60% en moyenne) était expliquée uniquement par les facteurs « bottom-up » et ce résultat était très similaire d’un lac à l’autre et d’une profondeur à l’autre. Quant aux facteurs « top-down », ils tendaient à s’exprimer principalement dans l’hypolimnion, avec un effet (i) variable des ciliés, flagellés et virus, et (ii) plus faible comparativement aux facteurs « bottom-up ». L’approche expérimentale réalisée en parallèle à différentes périodes de l’année (début printemps vs été) a permis d’évaluer plus finement l’impact de la prédation par les flagellés et de la lyse virale sur la communauté bactérienne à des échelles de temps plus courtes (i.e. quelques jours). Malgré la présence spécifique de certains phylotypes observée dans certains traitements, aucune tendance n’a pu être clairement établie en ce qui concerne leur implication dans l’évolution de la structure bactérienne confirmant ainsi les résultats obtenus dans l’approche écosystèmique. Ceci témoigne encore une fois de la complexité des paramètres intervenant dans la dynamique de cette structure dans les lacs péri-alpins français. En revanche, cette approche expérimentale a montré que l’action combinée de l’activité lytique et de la prédation par les flagellés jouait un rôle important dans le maintien d’une forte production bactérienne dans ces systèmes.