Interactions allélopathiques au sein de biofilms phototrophes de rivière : étude multi-approche d'une interaction ciblée

Les interactions allelopathiques sont definies comme la liberation par un organisme de composes chimiques inhibant les competiteurs. Dans les milieux aquatiques, elles sont reconnues comme un facteur de la dynamique des communautes de phytoplancton. Malgre les conditions favorables creees par l'organisation des microorganismes en biofilms, l'allelopathie a ete beaucoup moins etudiee dans les communautes de microorganismes phototrophes benthiques. L'objectif de cette these etait d'etudier des interactions allelopathiques, au travers d'un cas particulier, entre les microorganismes dans les biofilms phototrophes d'eau douce. Ainsi le travail s'est focalise sur les effets allelopathiques d'une algue verte filamenteuse, Uronema confervicolum Lagerheim, sur des diatomees benthiques. L'hypothese principale est que, dans certaines conditions, U. confervicolum libere suffisamment de composes allelopathiques pour inhiber significativement le developpement des diatomees epiphytes. Cette hypothese souleve trois questions (i) quels sont les composes allelopathiques, (ii) leur production depend-elle des conditions environnementales et (iii) quel est l'effet des composes allelopathiques produits sur les diatomees ? Cette interaction a ete etudiee au travers de multiples approches. L'activite d'extraits de biomasse algale et de filtrat de culture a ete testee sur la croissance, la photosynthese, l'adhesion et la motilite des diatomees. Les techniques de fractionnement guide par bioessais et de profilage metabolomique ont ete utilisees pour identifier les composes allelopathiques produits. Les effets des facteurs environnementaux (limitations en nutriment, apports de lumiere et de gaz) et de la phase de croissance sur la production et la liberation de differents composes allelopathiques ont egalement ete etudies. Une etude approfondie de l'effet sur les diatomees des composes allelopathiques anti-adhesion a ete realisee en combinant le profilage metabolomique, la transcriptomique et la microscopie electronique a balayage. Les extraits d'U. confervicolum ont montre un effet negatif sur la croissance, la photosynthese, l'adhesion et la motilite des diatomees. Deux acides gras polyinsatures (acides linoleique et a-linolenique) ont ete identifies comme des composes allelopathiques inhibant la croissance et la photosynthese des diatomees. L'inhibition de l'adhesion des diatomees est, par contre, causee par d'autres composes allelopathiques non identifies. L'augmentation de l'intensite lumineuse a accru la production de composes allelopathiques, a l'instar des composes defensifs des plantes. Cependant, aucune des theories classiques sur les defenses chimiques des plantes n'a permis d'expliquer l'ensemble des resultats obtenus sur les questions de regulation. En plus de l'inhibition de l'adhesion, le filtrat d'U. confervicolum inhibe la formation de la matrice constituee de substances polymeriques extracellulaires, impacte le metabolisme energetique et induit une modification globale du transcriptome et du metabolome des diatomees. Une partie des genes et metabolites les plus fortement impliques dans la reponse des diatomees a l'inhibition de l'adhesion ont ete identifies. Ce travail a permis de mieux evaluer l'activite allelopathique de l'algue verte filamenteuse U. confervicolum et son impact potentiel sur la structure et le fonctionnement des biofilms phototrophes. D'autres approches seront necessaires, a l'avenir, pour mieux comprendre le role global de l'allelopathie dans des biofilms phototrophes complexes.