IMPACT DES APPORTS EN NUTRIMENTS

THESE DE DOCTORAT DE L’UNIVERSITE PARIS VI Spécialité Océanologie Biologique et Environnement Marin Présentée par Séverine JACQUET Pour obtenir le grade de DOCTEUR DE L’UNIVERSITE PARIS VI Sujet de la thèse IMPACT DES APPORTS EN NUTRIMENTS SUR LE RESEAU TROPHIQUE PLANCTONIQUE DU LAGON SUD-OUEST DE NOUVELLE-CALEDONIE Thèse dirigée par Jean-Pascal TORRETON Soutenue le 30 Mars 2005, devant le jury composé de : Directeur de Recherche, CNRS Villefranche sur Mer Rapporteur M. L. LEGENDRE Professeur, Université Paris VI Examinateur M. P. NIVAL Directeur de Recherche, CNRS Villefranche sur Mer Examinateur M. F. RASSOULDZADEGAN Professeur, Université Libre de Bruxelles Rapporteur SERVAIS Directeur de Recherche, IRD Nouméa Directeur de Thèse M. J-P TORRETON Chargé de Recherche, CNRS Marseille Examinateur Mme F. VAN WAMBEKE Ce travail a été réalisé au sein de l’Unité de Recherche Camélia du Centre IRD de Nouméa, Nouvelle-CalédonieRemerciements Avant de se lancer dans le travail de recherche proprement dit, je tenais tout d’abord à remercier quelques personnes qui m’ont permises de réaliser cette thèse : Je tiens à remercier en premier lieu, Christian Colin, directeur du centre IRD de Nouméa, pour m’avoir accueillie ces quelques années dans votre centre. Je remercie Renaud Fichez, de m’avoir accueillie au sein de l’unité de recherche CAMELIA, merci Renaud d’avoir répondu de manière positive à ce mail où je te demandais un stage de DEA de quelques mois, qui se sont ensuite transformés en une thèse de quelques années. De simples remerciements, ne sont pas suffisants pour exprimer toute ma reconnaissance et ma gratitude envers Jean-Pascal Torréton, mon directeur de thèse, qui me transmet sa passion pour la recherche depuis mon DEA. Merci Jean-Pascal pour ton encadrement qui je peux te le dire maintenant était très envié par mes collègues en thèse… Je tiens à remercier Louis Legendre et Pierre Servais de m’avoir fait l’honneur de juger ce travail en qualité de rapporteurs. Ces mêmes remerciements s’adressent à France VanVambeke, Paul Nival et Fereidoun Razzouldzadegan d’avoir accepté de faire partie de ce jury de thèse. Merci pour l’intérêt que vous avez porté à ce travail. Je tiens à exprimer toute ma gratitude à Alain Lapetite, technicien de l’UR CAMELIA qui a toujours été à mes côtés pendant mon travail en mer et en laboratoire. Merci Alain, pour ton aide continuelle au cours de ces années, je te dois beaucoup. Promis un jour je ferais la Transcal’ !!! Tous mes remerciements vont à Sam Tereua et Miguel Clarque, capitaines du Coris, merci pour votre bonne humeur quelque que soient les conditions météo, et merci d’avoir accepté les sorties en mer au levé du soleil…Merci aussi à l’équipage de l’Alis, et en particulier à son capitaine Raymond Proner. Merci d’avoir commandé des baleines ! J’aimerais adresser une reconnaissance toute particulière à Olivier Pringault et Dominique Ponton, qui ont toujours su m’écouter (et ça peut être long de m’écouter…) : Olivier, tu es venu me chercher à l’aéroport quand je suis revenue en thèse, ce devait être le signe que tu allais m’épauler tout au long de celle-ci. Un merci du fond du cœur pour ta porte ouverte et tes conseils pour avancer dans le monde de la recherche et dans la vie. Dominique, merci pour tes conseils en statistique, les discussions toujours très intéressantes, parfois perturbantes mais toujours enrichissantes, dommage va falloir que je me trouve un nouveau binôme plongée qui fait de la photo… Je ne peux faire des remerciements aux personnes qui m’ont apportée beaucoup au cours de cette thèse sans nommer Mme Martine Rodier, « Elle t’a appelée Nathalie ? Moi oui… ». Merci martine pour ta bonne humeur et tes conseils très judicieux en matière de chimie marine. Thanks a lot to Emma Rochelle-Newall, for all linguistic corrections and the lot of advices about post-doc positions and to support me during the last moment of the writing. i Remerciements Je ne veux oublier personne de l’équipe CAMELIA, Benjamin « Ben’ », Pascal et Sylvain « les douillons », Sandrine, Philippe, Christophe, Héléna, Aymeric, Vincent, Romain, merci pour ces 4 années en votre compagnie. Cette thèse a aussi pu se faire avec l’aide de personnes que je tiens à remercier, pour avoir toujours été présentes pour répondre à mes tracas administratifs, informatiques ou techniques, en particulier Marie-Noëlle, Elisabeth, Catherine, Georges, Jean-Yves. Je tiens à remercier les métropolitains qui m’ont accueillie dans leurs laboratoires lors des mes passages, A Pau, je remercie Pierre Caumette, directeur du laboratoire d’Ecologie Moléculaire, de m’avoir accueillie au sein de son équipe. Un grand merci à Robert Duran pour toute son aide et sa patience dans mon apprentissage des techniques de biologie moléculaire. A Perpignan, tous mes remerciements vont à Bruno Delesalle, merci de m’avoir fait découvrir le vaste monde de la taxonomie du phytoplancton et pour ton humanité. A Montpellier, merci à Marc Troussellier pour son accueil et sa disponibilité. Merci à Jean Blanchot pour les analyses de picophytoplancton en cytométrie de flux et pour m’avoir permis de participer à la « grande messe » des chercheurs des milieux récifaux coralliens, l’ICRS à Okinawa en juin 2004. Je tenais à remercier toutes les personnes que j’ai rencontrées au cours de cette thèse tant à l’IRD Nouméa que dans les laboratoires métropolitains et qui sont devenus des amis, Daouda « mon africain préféré », Marion «fakatai ite api e tahi Uvea», Nathalie « ce cycle de 48 heures nous lie à jamais », Nico « allé Nico ! (avec la voix de micka) », Violaine « rien de telle qu’une randonnée avec une géologue ! », Rafa «l’émotivité est notre atout ! », Isa « tu l’as ouvert ton resto ? », Juju et Nono « les brestois en folie », Aude et Odile « Bio Mol Team ». Mes remerciements les plus forts reviennent à ma famille pour leur confiance, leur amour et leur patience pour ces longues absences au bout du monde. Enfin, merci à mon Wallis du bout du monde, qui a su s’adapter à merveille à quelqu’un d’une autre culture et qui parle de choses aussi étranges que le phytoplancton ou bien la chlorophylle a… Je te dois beaucoup. Ce travail a bénéficié de financements du Programme National sur l’Environnement Côtier (PNEC, Chantier Nouvelle-Calédonie), du Secrétariat à l’Outre-Mer sur l’appel d’offre « Biodiversité », du programme ZoNéCo sur l’opération « Indicateurs de l’état de l’environnement », ainsi que d’une allocation de recherche nationale attribuée par le Ministère de la Recherche et de l’Enseignement Supérieur. ii Sommaire CHAPITRE I - INTRODUCTION GENERALE ................................................................. 1 I.1 - LE RESEAU TROPHIQUE MICROBIEN ET L'EUTROPHISATION 1 I.1.1 - De la chaîne alimentaire classique au réseau trophique microbien....................... 1 I.1.1.1 - La chaîne alimentaire classique........................................................................ 1 I.1.1.2 - La boucle microbienne ..................................................................................... 1 I.1.1.3 - Le réseau trophique microbien ......................................................................... 3 I.1.2 - L’eutrophisation ...................................................................................................... 8 I.1.2.1 - Définition générale ........................................................................................... 8 I.1.2.1.1 - L’eutrophisation en milieu marin .............................................................. 8 I.1.2.1.2 - Nutriments et éléments limitants ............................................................... 9 I.1.2.1.3 - Limitation nutritive.................................................................................. 11 I.1.2.1.4 - Apports de matière organique et de nutriments dans les écosystèmes côtiers ....................................................................................................................... 13 I.1.2.2 - Eutrophisation et réseau trophique microbien................................................ 15 I.2 - CADRE DE L’ETUDE 17 I.2.1 - Description geographique ..................................................................................... 17 I.2.1.1 - La Nouvelle-Calédonie................................................................................... 17 I.2.1.2 - Le lagon sud-ouest.......................................................................................... 17 I.2.1.3 - Hydrodynamisme local 19 I.2.2 - Apports par le systeme benthique.......................................................................... 20 I.2.2.1 - Les récifs barrières ou frangeants................................................................... 20 I.2.2.2 - Interface benthos-pelagos............................................................................... 21 I.2.3 - Apports terrigènes ................................................................................................. 23 I.2.3.1 - Hydrologie des cours d’eau ............................................................................ 23 I.2.3.2 - Caractéristiques des apports terrigènes........................................................... 24 I.2.4 - Apports anthropiques ............................................................................................ 27 I.2.5 - Un lagon sous différentes influences..................................................................... 29 I.3 - OBJECTIFS DE L’ETUDE