Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Coraux profonds – Effets du climat“

Le Nouveau Management Public (NMP) induit de profonds changements dans les services publics de nombreux pays depuis trente ans. S’il existe un ensemble de discours sur les conséquences humaines des changements organisationnels et managériaux qu’il entraîne, l’impact de ces changements sur la souffrance au travail n’a pas été mesuré empiriquement. Notre recherche se propose d’examiner l’impact de ces évolutions sur une forme spécifique de souffrance au travail : l’épuisement professionnel. Pour cela nous présentons les résultats d’une enquête menée dans une collectivité territoriale française mettant en relation la perception, par les agents, de changements liés au NMP et des indicateurs d’intensification et de souffrance au travail. L’analyse réalisée sur un échantillon de 1118 agents publics permet d’indiquer que le NMP a un impact sur l’épuisement professionnel par l’intermédiaire de ses effets sur la charge de travail perçue par les agents et sur le climat de violence psychologique.

Are the oceans dying? This is a question that many people are asking themselves more and more insistently. The answer is that in no case are they dying – but they are being transformed. Deeply. Unfortunately, this transformation has changed the ocean for a worst stage in terms of overall quality. Human-induced changes across the globe affect marine more than terrestrial ecosystems. And, at sea, there is a problem: because it is not our environment, it is not easy for us to see what is happening. However, make no mistake: oceans connect all continents and have a profound impact on the terrestrial ecosystem as well. All over the world, the disappearance of large predators (whales, sharks, tuna fish, turtles, seals, swordfish, etc.), as well as the drastic reduction in many living structures on the seabed (coral reefs, algae meadows and higher plants, deep corals, etc.), has led entire ecosystems to change and achieve a new balance on the basis of abundant small organisms and accelerated life. And there is more: persistent pollution, both chemical and biological, and the “not fully understood but certain” effects of climate change may be adding to the plight of our oceans as we know them. Unfortunately, we cannot claim to know the full impact that such changes may have on the entire system, on the functioning of our planet, and on our own survival. In fact, ocean science is still dealing with several challenges to understand the largest area of the world, their needs and priorities, as well as potential solutions.

Ocean warming and ocean acidification (OA) are direct consequences of climate change and affect coral reefs worldwide. While the effect of ocean warming manifests itself in increased frequency and severity of coral bleaching, the effects of ocean acidification on corals are less clear. In particular, long-term effects of OA on the bacterial communities associated with corals are largely unknown. In this study, we investigated the effects of ocean acidification on the resident and active microbiome of long-term aquaria-maintained Stylophora pistillata colonies by assessing 16S rRNA gene diversity on the DNA (resident community) and RNA level (active community). Coral colony fragments of S. pistillata were kept in aquaria for 2 years at four different pCO2 levels ranging from current pH conditions to increased acidification scenarios (i.e., pH 7.2, 7.4, 7.8, and 8). We identified 154 bacterial families encompassing 2,047 taxa (OTUs) in the resident and 89 bacterial families including 1,659 OTUs in the active communities. Resident communities were dominated by members of Alteromonadaceae, Flavobacteriaceae, and Colwelliaceae, while active communities were dominated by families Cyclobacteriacea and Amoebophilaceae. Besides the overall differences between resident and active community composition, significant differences were seen between the control (pH 8) and the two lower pH treatments (7.2 and 7.4) in the active community, but only between pH 8 and 7.2 in the resident community. Our analyses revealed profound differences between the resident and active microbial communities, and we found that OA exerted stronger effects on the active community. Further, our results suggest that rDNA- and rRNA-based sequencing should be considered complementary tools to investigate the effects of environmental change on microbial assemblage structure and activity.

Les coraux d’eau froide tels que Lophelia pertusa et Madrepora oculata, deux espèces ingénieures cosmopolites, sont d’important constructeurs de récifs, qui abritent une riche biodiversité. Toutefois, ces coraux sont menacés par la pollution et le changement climatique, et ce de manière plus importante en Méditerranée. Des expériences menées in situ au cours de cette thèse révèlent que les deux espèces ont des préférences d’habitat différentes, avec l’environnement moins profond étant plus favorable à M. oculata. Les paramètres hydrologiques influencent la croissance des coraux, sans doute en modulant les apports nutritionnels et les taux de sédimentation dans les profondeurs. Nos travaux en conditions contrôlées montrent des modifications précoces du consortium bactérien et des voies métaboliques chez L. pertusa. Une augmentation de la température réduit sa croissance et ses réserves énergétique. Pour M. oculata, la croissance et le consortium bactérien ne changent pas avec une augmentation de température mais une diminution des réserves énergétique est enregistrée. Finalement, ces travaux de thèse montrent que les macro- et les microplastiques limitent la croissance de L. pertusa probablement en réduisant l’accès à la nourriture dans le cas des macroplastiques et en augmentant les coûts énergétiques liés à l’ingestion et le rejet des microplastiques, alors que M. oculata n’est pas impactée. Ce travail souligne qu’en Méditerranée, où la température de l’eau devrait augmenter de 1.5°C et les plastiques s’accumuler dans les profondeurs, la composition des communautés coralliennes pourrait changer, ce qui aura un impact direct sur la biodiversité associée aux récifs
Scleractinian cold-water corals such as Lophelia pertusa and Madrepora oculata, two cosmopolitan engineer species, are important frame-builders that provide ecological niches and nurseries for associated fauna. However, a detailed knowledge of their biology and ecology is still lacking. Such knowledge is important as these corals are threatened by pollution and climate change, especially in the Mediterranean Sea. Experimental in situ studies from this PhD first revealed that the two coral species did not have the same environmental preferences, with M. oculata favoring shallower habitats while L. pertusa did not show marked preferences. Hydrological conditions influenced their growth patterns probably by modulating the quantity and quality of food available in the deep, and by influencing sedimentation rates. Analyses in controlled conditions then showed that L. pertusa’s microbiome and metabolic pathways can change rapidly. However, the temperature increase will reduce L. pertusa’s skeletal growth and energy storage. Madrepora oculata’s skeletal growth and microbiome did not change with temperature increase but their energy storage decreased. Finally, our work showed that exposure to both macro- and microplastics limited L. pertusa’s growth by reducing access to food in one case and by inducing higher energy costs for plastic egestion in the other, while M. oculata did not appear affected to plastic exposure. In conclusion, in the deep Mediterranean Sea where water temperature may increase by 1.5°C during this century, and where plastics accumulate, the composition of coral communities is expected to change, which will have a direct impact on the reef associated fauna

L’acidification des océans provoquée par l’absorption du CO2 atmosphérique par l’eau de merest devenue une préoccupation écologique majeure et menace déjà les organismes calcifiants. Suiteà la révolution industrielle, le pH de l’océan de surface a diminué de 0,1 unité-pH. En revanche, celuides eaux profondes reste peu documenté. Les isotopes du bore (11B) dans les carbonatesbiogéniques se sont révélés être un puissant outil géochimique pour la reconstitution du pH, mais n’apas encore été appliqué aux coraux profonds. Un travail analytique sur MC-ICPMS Neptune et uneanalyse géochimique de ces coraux ont été effectués afin de reconstituer et quantifier l’acidificationdes océans. De même, la valeur 11B de l’eau de mer utilisée pour calculer les paléo-pH a étérevisitée et l’homogénéité des océans vérifiée.L’analyse de deux colonies modernes de Lophelia pertusa et Madrepora oculata a permis dequantifier un taux d’acidification pendant la fin du XXème siècle pour les eaux de sub-surface en mer deNorvège et cela après établissement d’une calibration expérimentale à partir de coraux de culture.L’analyse géochimique des coraux profonds a mis en évidence un effet vital lié à la physiologie quidoit être considéré pour quantifier avec précision la variabilité du pH. Celui-ci peut être en partiecorrigé par une analyse statistique des isotopes stables B, C et O. Cette étude a aussi révélél’influence de l’hydrodynamique régionale. Enfin les variations naturelles du pH pendant l’Holocène etle Dernier Maximum Glaciaire sur des coraux profonds fossiles méditerranéens ont été établies etcelles pendant l’aube de l’explosion de la diversité biologique
Ocean acidification is caused by the absorption of rising atmospheric CO2 by seawater andrepresents a major environmental issue. Since the beginning of the industrial era, seawater pH hasdecreased by 0.1 pH units and is already threatening calcifying organisms. Boron isotopes (11B) haveproved to be a powerful geochemical tool for the reconstruction of pH variations, but has not yet beenapplied to deep-sea corals (DSC). Accurate and precise measurements of boron isotopes in coralsand seawaters were performed in order to measure small pH variations.The technique of pH reconstruction based on boron isotopes (pH-11B) was used on two specimens of the DSC Madrepora oculata and Lophelia pertusa collected alive in the Norwegian Sea and spanning an age of 40 (3) and 67 (3) years, respectively. Acidification rates were calculated by applying a new pH-11B calibration obtained from the geochemical analysis M. oculata and L. pertusa samples cultured under different pCO2 conditions. The contribution of a biological-related vital effect on d11B was observed at macrometer scale, and a correction was finally suggested based on oxygen and carbon isotopes. Overall, the coral δ 11B-based reconstructions show a pH decrease in the Norwegian Sea since the 1940s, which seems to be related to the local hydrodynamics. The pH-11B technique was also applied to fossil DSC fragments from two “on-mound sediment cores” retrieved in the Siculo-Tunisian Strait with the aim to reconstruct the pH during the Last Glacial Maximum and the Holocene periods. Finally, well-preserved limestone samples from the stratigraphic sequence Nama (551-543 Ma) in Namibia were investigated for 11B to study the pH variations at the beginning of the Cambrian evolutive radiation

Les coraux d'eau froide, comme Lophelia pertusa et Madrepora oculata, forment de vastes récifs qui constituent des habitats pour diverses communautés biologiques. Ils sont particulièrement menacés par l'augmentation de la température, et les modèles prédisent que la température pourrait encore augmenter de 3 °C dans l'océan Atlantique avant 2100. Des travaux récents ont permis de caractériser l'écologie de ces coraux et de mettre en évidence une dégradation de leur état de santé en réponse à des températures plus basses ou plus élevées. Cependant, les mécanismes moléculaires sous-jacents de leur réponse thermique, à l’échelle de l'holobionte (le corail et son microbiome associé), sont encore mal connus. Comprendre la réponse des coraux d'eau froide au réchauffement des océans, via une approche intégrative est déterminante pour évaluer leur résilience aux futurs changements climatiques. L'objectif de cette thèse était tout d'abord de décrire la dynamique in situ des holobiontes L. pertusa et M. oculata dans un canyon du Golfe de Gascogne (Atlantique Nord-Est) afin de déterminer les différences potentielles entre les populations atlantiques et méditerranéennes au niveau de la croissance et du microbiome. La croissance linéaire moyenne mesurée pour L. pertusa était de 2,4 ± 1,6 mm par an. La mortalité et la casse totales chez M. oculata n’ont pas permis de caractériser la croissance. Parallèlement, la détermination de la communauté microbienne a montré que le microbiome de L. pertusa était différent entre les deux régions avec une grande variabilité à l’échelle du canyon, tandis que M. oculata présentait un microbiome stable dans les différentes régions et une forte association avec certaines bactéries. Deuxièmement, la reproduction de ces deux espèces en Méditerranée a également été étudiée afin de déterminer les différences saisonnières avec la population Atlantique. Les résultats suggèrent une ponte saisonnière de L. pertusa en automne/début de l'hiver, correspondant à la formation de panaches d'eau profonde induits par les tempêtes en Méditerranée, tandis que M. oculata présente une reproduction continue. Le deuxième objectif général était de déterminer la réponse de l'espèce la plus sensible, L. pertusa, aux changements de température à l’échelle de l'holobionte, en utilisant la mesure des paramètres physiologiques (survie, croissance, nutrition et expression des gènes) et la réponse du microbiome. Au cours d'une expérience de deux mois en aquarium, nous avons montré qu'à une augmentation de température de +3 et +5 °C, L. pertusa de l'océan Atlantique Nord-Est présentait une modification de son microbiome parallèlement à une mortalité importante. Une approche métagénomique révèle la présence de gènes marqueurs de facteurs de virulence suggérant que la mort des coraux est due à des infections par des bactéries pathogènes. Dans une seconde expérience, menée à plus long terme, nous avons montré que si une baisse de température de 4 °C n'affectait pas la physiologie et le microbiome de L. pertusa, une augmentation de température de 4 °C entraînait une mortalité massive. Cette mortalité semble être associée à un niveau élevé de stress chez le corail, comme l'atteste l’augmentation de plusieurs gènes liés aux réponses immunitaire, inflammatoire et antioxydante, à la mort cellulaire, à la réparation et l'entretien de l'ADN, mais aussi à la modification de la communauté bactérienne. Nos travaux ont montré que L. pertusa et M. oculata présentent des stratégies de vie distinctes, notamment en termes de croissance, microbiome et reproduction, avec des différences marquées entre les populations. Nos résultats d'expériences en aquarium suggèrent cependant que les L. pertusa de l'Atlantique Nord-Est est aussi sensible au réchauffement que ceux des autres populations et il semble que tous les L. pertusa, indépendamment de la région d'où ils proviennent, seront fortement affectés par une augmentation de +3 °C
Cold-water corals such as Lophelia pertusa and Madrepora oculata, two key reef-forming species distributed worldwide, form extensive reefs providing highly valuable habitats for diverse biological communities. They are particularly threatened by increasing temperature, as models predict that temperature would further increase by up to 3 °C in the Atlantic Ocean before the end of the century. Recent work has characterised the cold-water coral ecology and has shown degraded health status both in response to lower and increased temperatures in different scleractinian species. However, the underlying molecular mechanisms of their thermal response, including the response at the holobiont level (i.e. the coral host and its associated microbiome), is still poorly known. Understanding the response of cold-water corals to ocean warming using integrative approach is of paramount importance to evaluate their resilience to future water temperatures. The goal of this thesis was firstly to describe the in situ dynamics of the holobiont from L. pertusa and M. oculata in a canyon of the Bay of Biscay (NE Atlantic Ocean) to determine potential differences between Atlantic and Mediterranean populations at the growth and microbiome levels. The average polyp linear growth measured for L. pertusa was 2.4 ± 1.6 mm yr−1, which fall in the lower range compared to previous estimations. Mortality and breakage were total in M. oculata could not allow characterization of growth. Concurrently, the microbial community determination showed that L. pertusa microbiome was versatile between the two regions with high variability within canyons, while M. oculata exhibited stable microbiome across the different regions, with strong association with some bacteria. Secondly, the reproductive biology of those two species in the Mediterranean Sea was also investigated to determine potential seasonal differences with the Atlantic population. The gametogenic cycle suggests a seasonal spawning of L. pertusa in autumn to early winter, corresponding to the formation of storm-induced deep-sea water plumes, while M. oculata shows continuous reproduction, with reproductive features of a species less opportunistic than L. pertusa. The second general objective was to forecast the response of the most sensitive species, L. pertusa, to temperature changes by determining the underlying molecular mechanisms of its thermal response at the holobiont level, using measurement of physiological parameters (survival, growth, nutrition and gene expression) and microbiome response. During a two-months aquaria experiment, we showed that at a +3 and +5 °C temperature increase, L. pertusa from the NE Atlantic Ocean exhibited a modification of its microbiome concomitantly to a large mortality. A metagenomic approach reveals the presence of genes markers for virulence factors suggesting that the death of the corals was due to infections by pathogenic bacteria. In a second experiment, conducted on longer term, we showed that while a 4 °C lower temperature did not affect L. pertusa physiology and microbiome, a 4 °C increase in temperature led to massive mortality. This mortality seems to be associated to a high level of stress in the coral, as attested by the upregulation of number of genes related to immune, inflammatory and antioxidant responses, cell death and apoptosis, DNA repair and maintenance, but also the shift in coral bacterial community towards pathogens and opportunistic bacteria. Our work showed that although living in close association, L. pertusa and M. oculata exhibit distinct living strategies, including growth pattern, microbiome and reproductive biology, but also strong differences among populations. Our results from aquaria experiment suggest however that NE Atlantic L. pertusa are as sensitive to warming as other populations and it appears that all L. pertusa, independently of the region they come from will be strongly impacted by an increase of +3 °C

Les coraux Scléractiniaires se développent généralement dans la zone photique peu profonde, exposée au rayonnement ultraviolet (UVs), la composante la plus dangereuse du rayonnement solaire. Le rayonnement UVs augmente avec le réchauffement climatique et s’ajoute à l’ensemble des pressions auxquelles sont soumis les coraux. Les enjeux de cette thèse ont été 1) de mieux comprendre les effets des UVs sur la réponse physiologique des coraux, les flux de matière organique et les bactéries associées au mucus et au corail; et 2) de caractériser l’effet combiné des UVs et d’une augmentation de température, et/ou d’un changement de disponibilité en sels nutritifs. Les résultats obtenus montrent tout d’abord que l’exposition des coraux aux UVs amplifie l’effet négatif de la température sur leur physiologie. Il en est de même pour l’absence en sels nutritifs, essentiels pour la physiologie corallienne. Nos résultats indiquent également que la sensibilité des coraux à un stress UV dépend de l’espèce étudiée et de la densité de symbiontes présents dans les tissus. L’effet négatif des UVs augmente avec la densité de symbiontes, vraisemblablement dû à la formation d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) qui provoquent des dommages à l’organisme. Dans cette thèse, nous avons montré que la voie de signalisation JNK (c-Jun N-terminal kinase), hautement conservée au sein des êtres vivants, est impliquée dans la gestion de ces espèces réactives et que son inhibition entraine un blanchissement très rapide des coraux sous UVs et forte température. Finalement, l’excrétion de matière organique ainsi que les bactéries associées sont également impactés par les UVs ce qui pourrait contribuer à d’importants changements biochimiques dans l’eau des récifs coralliens. Les travaux de cette thèse apportent de nouvelles connaissances sur les effets des UVs sur les coraux et soulignent l’importance de les prendre en considération lors de nos prédictions sur le devenir des récifs coralliens face au réchauffement climatique
Scleractinian corals mainly grow in the shallow euphotic zone, exposed to ultraviolet radiation (UVR), the most harmful part of the solar radiation. UVR increases with climate change and adds to the different environmental pressures that corals are facing. The aims of this thesis were to 1) better understand the effects of UVR on coral physiology, organic matter fluxes and associated bacteria; 2) assess the combined effects of UVR and thermal stress and/or nutrient level. Results show that UVR worsens the negative effect of temperature on coral physiology, similarly to nutrient depletion. Our results also indicate that the sensitivity to UVR stress (i.e. an increase in UVR) is species dependent and function of the symbiont density. The negative effects of UVR increase with the number of symbionts, likely due to the formation of reactive oxygen species (ROS) which cause cellular damages. In the thesis, we showed that the JNK signalling pathway (c-Jun N-terminal kinase), highly conserved in living organisms, is involved in the early response of corals to UVR and its activation is required to repress stress-induced ROS accumulation. Finally, organic matter release and mucus and coral-associated bacteria are also significantly impacted by UVR, which could contribute to important biochemical changes in reef waters. The work conducted in this thesis brings new insights into the effects of UVR on corals and highlights the importance of taking this environmental factor into account when predicting the future of coral reefs under climate change

Les coraux Scléractiniaires se développent généralement dans la zone photique peu profonde, exposée au rayonnement ultraviolet (UVs), la composante la plus dangereuse du rayonnement solaire. Le rayonnement UVs augmente avec le réchauffement climatique et s’ajoute à l’ensemble des pressions auxquelles sont soumis les coraux. Les enjeux de cette thèse ont été 1) de mieux comprendre les effets des UVs sur la réponse physiologique des coraux, les flux de matière organique et les bactéries associées au mucus et au corail; et 2) de caractériser l’effet combiné des UVs et d’une augmentation de température, et/ou d’un changement de disponibilité en sels nutritifs. Les résultats obtenus montrent tout d’abord que l’exposition des coraux aux UVs amplifie l’effet négatif de la température sur leur physiologie. Il en est de même pour l’absence en sels nutritifs, essentiels pour la physiologie corallienne. Nos résultats indiquent également que la sensibilité des coraux à un stress UV dépend de l’espèce étudiée et de la densité de symbiontes présents dans les tissus. L’effet négatif des UVs augmente avec la densité de symbiontes, vraisemblablement dû à la formation d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) qui provoquent des dommages à l’organisme. Dans cette thèse, nous avons montré que la voie de signalisation JNK (c-Jun N-terminal kinase), hautement conservée au sein des êtres vivants, est impliquée dans la gestion de ces espèces réactives et que son inhibition entraine un blanchissement très rapide des coraux sous UVs et forte température. Finalement, l’excrétion de matière organique ainsi que les bactéries associées sont également impactés par les UVs ce qui pourrait contribuer à d’importants changements biochimiques dans l’eau des récifs coralliens. Les travaux de cette thèse apportent de nouvelles connaissances sur les effets des UVs sur les coraux et soulignent l’importance de les prendre en considération lors de nos prédictions sur le devenir des récifs coralliens face au réchauffement climatique
Scleractinian corals mainly grow in the shallow euphotic zone, exposed to ultraviolet radiation (UVR), the most harmful part of the solar radiation. UVR increases with climate change and adds to the different environmental pressures that corals are facing. The aims of this thesis were to 1) better understand the effects of UVR on coral physiology, organic matter fluxes and associated bacteria; 2) assess the combined effects of UVR and thermal stress and/or nutrient level. Results show that UVR worsens the negative effect of temperature on coral physiology, similarly to nutrient depletion. Our results also indicate that the sensitivity to UVR stress (i.e. an increase in UVR) is species dependent and function of the symbiont density. The negative effects of UVR increase with the number of symbionts, likely due to the formation of reactive oxygen species (ROS) which cause cellular damages. In the thesis, we showed that the JNK signalling pathway (c-Jun N-terminal kinase), highly conserved in living organisms, is involved in the early response of corals to UVR and its activation is required to repress stress-induced ROS accumulation. Finally, organic matter release and mucus and coral-associated bacteria are also significantly impacted by UVR, which could contribute to important biochemical changes in reef waters. The work conducted in this thesis brings new insights into the effects of UVR on corals and highlights the importance of taking this environmental factor into account when predicting the future of coral reefs under climate change

Les coraux constructeurs de récifs se développent généralement dans des eaux oligotrophes (i.e. : faibles concentrations en azote et phosphore (N, P)). Cette limitation se voit accentuée avec le réchauffement climatique. Cependant, aux abords des côtes, l'eutrophisation des eaux entraîne un excès de sels nutritifs, pouvant provoquer la rupture de l'association corail-dinoflagellés. Les buts principaux de cette thèse ont été d'évaluer: 1) l'utilisation de l'azote et du phosphore inorganique par les coraux dans diverses conditions environnementales; 2) l'effet d'une limitation ou d'un enrichissement en azote et/ou phosphore sur la physiologie corallienne. Les résultats ont montré que la forme et la source de N n'ont pas les mêmes effets sur la physiologie des coraux et que cet effet dépend également de la disponibilité en P. Sous faibles concentrations de P, un enrichissement en NH4+ stimule le métabolisme et maintient l'association symbiotique en période de stress. Au contraire, un excès de NO3- affecte négativement les processus de photosynthèse et de calcification, entrainant un blanchissement. Ces effets sont exacerbés en présence de matière organique particulaire, mais estompés en présence de phosphore. En effet, les résultats ont montré une très grande dépendance entre la présence en P et la santé corallienne. Ainsi, en période de stress thermique, les coraux ont la capacité d'augmenter leur taux d'absorption de phosphore. Ces travaux apportent des éclaircissements sur les relations existant entre la disponibilité en sels nutritifs et l'équilibre nutritionnel au sein de la symbiose, et devraient permettre d'affiner les stratégies de gestions des écosystèmes récifaux
Reef building corals are usually thriving in oligotrophic areas, characterized by low concentrations in inorganic nutrients, such as nitrogen and phosphorus. More, nutrient starvation is known to increase with global warming. However, along the urban coasts, water eutrophication induces nutrient excess, which could lead to the breakdown of the coraldinoflagellate symbiosis. The major aims of this thesis were to assess: 1) the use and uptake capacities of inorganic nitrogen and phosphorus by tropical corals according to environmental parameters; 2) the effects of nutrient limitation or enrichments in nitrogen and/or phosphorus on reef coral physiology. Results showed that corals response differed according to the chemical form, source of nitrogen and to the availability of phosphorus in the reef environment. In the presence of low phosphorus concentrations, ammonium supplementation enhanced coral metabolism and allowed coral colonies to overcome thermal stress. Conversely, nitrate enrichments negatively impacted photosynthesis and calcification processes, increasing coral bleaching susceptibility. These deleterious effects were enhanced when combined with organic matter supplementation, but repressed with addition of phosphorus. Indeed, results highlighted the tight relationship existing between phosphorus availability and coral health. During thermal stress, corals were able to increase their phosphorus uptake, this latter nutrient being essential for the holobiont metabolism. These outcomes shed a light into how marine symbioses cope with eutrophication, which is urgently required to refine risk management strategies

Les coraux constructeurs de récifs se développent généralement dans des eaux oligotrophes (i.e. : faibles concentrations en azote et phosphore (N, P)). Cette limitation se voit accentuée avec le réchauffement climatique. Cependant, aux abords des côtes, l'eutrophisation des eaux entraîne un excès de sels nutritifs, pouvant provoquer la rupture de l'association corail-dinoflagellés. Les buts principaux de cette thèse ont été d'évaluer: 1) l'utilisation de l'azote et du phosphore inorganique par les coraux dans diverses conditions environnementales; 2) l'effet d'une limitation ou d'un enrichissement en azote et/ou phosphore sur la physiologie corallienne. Les résultats ont montré que la forme et la source de N n'ont pas les mêmes effets sur la physiologie des coraux et que cet effet dépend également de la disponibilité en P. Sous faibles concentrations de P, un enrichissement en NH4+ stimule le métabolisme et maintient l'association symbiotique en période de stress. Au contraire, un excès de NO3- affecte négativement les processus de photosynthèse et de calcification, entrainant un blanchissement. Ces effets sont exacerbés en présence de matière organique particulaire, mais estompés en présence de phosphore. En effet, les résultats ont montré une très grande dépendance entre la présence en P et la santé corallienne. Ainsi, en période de stress thermique, les coraux ont la capacité d'augmenter leur taux d'absorption de phosphore. Ces travaux apportent des éclaircissements sur les relations existant entre la disponibilité en sels nutritifs et l'équilibre nutritionnel au sein de la symbiose, et devraient permettre d'affiner les stratégies de gestions des écosystèmes récifaux
Reef building corals are usually thriving in oligotrophic areas, characterized by low concentrations in inorganic nutrients, such as nitrogen and phosphorus. More, nutrient starvation is known to increase with global warming. However, along the urban coasts, water eutrophication induces nutrient excess, which could lead to the breakdown of the coraldinoflagellate symbiosis. The major aims of this thesis were to assess: 1) the use and uptake capacities of inorganic nitrogen and phosphorus by tropical corals according to environmental parameters; 2) the effects of nutrient limitation or enrichments in nitrogen and/or phosphorus on reef coral physiology. Results showed that corals response differed according to the chemical form, source of nitrogen and to the availability of phosphorus in the reef environment. In the presence of low phosphorus concentrations, ammonium supplementation enhanced coral metabolism and allowed coral colonies to overcome thermal stress. Conversely, nitrate enrichments negatively impacted photosynthesis and calcification processes, increasing coral bleaching susceptibility. These deleterious effects were enhanced when combined with organic matter supplementation, but repressed with addition of phosphorus. Indeed, results highlighted the tight relationship existing between phosphorus availability and coral health. During thermal stress, corals were able to increase their phosphorus uptake, this latter nutrient being essential for the holobiont metabolism. These outcomes shed a light into how marine symbioses cope with eutrophication, which is urgently required to refine risk management strategies

Les octocoralliaires vivant en symbiose avec des dinoflagellés photosynthétiques représentent l’un des principaux groupes benthiques des récifs coralliens tropicaux. Ils sont notamment abondants au sein des écosystèmes perturbés où les changements environnementaux entraînent le déclin des coraux scléractiniaires. Bien que la nutrition joue un rôle fondamental dans la régulation de l’abondance d’une population, l’acquisition de nutriments par les octocoralliaires reste à ce jour méconnue. Les objectifs de cette thèse étaient de caractériser la nutrition autotrophe et hétérotrophe des espèces d’octocoralliaires de mer Rouge, depuis la surface jusqu’à la zone mésophotique supérieure. Les résultats démontrent que par rapport aux scléractiniaires, la fixation de carbone autotrophe chez les octocoralliaires est plus faible en surface, mais équivalente en profondeur. De plus, l’assimilation de composés azotés dissous est bien inférieure chez les octocoralliaires, en comparaison avec les scléractiniaires. Ces résultats suggèrent que les octocoralliaires dépendent largement de sources alimentaires hétérotrophes pour satisfaire leurs besoins nutritionnels. Une telle mixotrophie leur confère une grande plasticité trophique, ce qui pourrait contribuer à une plus grande résistance aux changements environnementaux en cours
Octocorals living in symbiosis with photosynthetic dinoflagellates are one of the major benthic groups of tropical coral reefs. They are notably abundant within disturbed ecosystems where environmental changes have led to the decline of reef-building corals. Although nutrition plays a fundamental role in regulating the abundance of a population, the acquisition of nutrients by octocorals has received little attention to date. The aims of this thesis were to characterize the acquisition and assimilation of autotrophic and heterotrophic nutrients by octocoral species from the Red Sea, from the shallow down to the upper mesophotic zone. The results show that the autotrophic carbon fixation in octocorals is lower at shallow depth compared to scleractinians, but equivalent at mesophotic depths. In addition, the assimilation of dissolved nitrogen compounds is lower in octocorals than in scleractinian corals. These results suggest that octocorals strongly depend on heterotrophic food sources to meet their nutritional requirements. Such mixotrophy provides octocorals with a wide trophic plasticity, which may contribute to their higher resistance to cope with already on-going environmental changes

Les récifs coralliens sont de plus en plus menacés par les changements globaux qui affectent à la fois les processus d’accrétion et d’érosion. Parmi ces processus, la bioérosion récifale est un processus de dégradation naturelle majeur résultant de l’action de divers organismes sur et dans les substrats carbonatés. Depuis peu, une attention particulière est portée sur la meilleure compréhension des rôles joués par les microflores bioérodantes (ou perforantes) comprenant des cyanobactéries, microalgues et fungi, dans le fonctionnement des récifs coralliens, et notamment le bilan carbonaté du fait de leur rôle important dans la dissolution récifale des carbonates morts à court terme (jour, mois, année). La présente thèse avait donc pour objectif principal d’étudier les effets de certains facteurs environnementaux, dont le réchauffement et l’acidification des océans à long terme (décennie) sur à la fois la composition, la distribution et l’abondance de communautés microperforantes récifales. Etant donné que des expériences à long terme avec des coraux morts sont peu envisageables, plusieurs carottes coralliennes issues de deux genres coralliens massifs (Diploastrea sp. et Porites sp.) à croissance lente, ont été collectés le long du Canal du Mozambique et en particulier à Mayotte, permettant de couvrir les dernières décennies (30 à 50 ans). Ces coraux massifs sont connus pour être de véritables bioarchives géologiques largement colonisées par les microflores perforantes qui, en dissolvant le CaCO3, créent des galeries. Pour étudier la dynamique des microflores perforantes dans les deux genres coralliens ciblés, deux méthodes innovantes ont été développées: le machine learning pour analyser rapidement et précisément des milliers d’images de galeries microperforantes prises au Microscope Électronique à Balayage (MEB) le long de trois transects verticaux parallèle à l’axe principal de croissance du corail, et l’étude de biomarqueurs lipidiques le long d’une carotte corallienne (Diploastrea sp.). La méthode du machine learning basée sur un model CNN a d’abord été développée sur le corail Diploastrea sp. avec une précision de 93%, puis adaptée au Porites sp. en modifiant notamment un hyperparamètre (précision de 95%). L’approche géochimique a consisté à tenter d’identifier des marqueurs lipidiques spécifiques de la microalgue Ostreobium sp. et du corail Diploastrea sp. au cours des dernières décennies. Les résultats ont montré que l’abondance des galeries microperforantes est 3 à 4 fois plus importante dans le corail Diploastrea sp. que dans le Porites sp. et qu’elle a diminué quelque soit le genre corallien, au cours des dernières décennies. Chez Diploastrea sp., la diminutation est de 90% en 54 ans et est couplée à un changement très important dans la composition des communautés entre 1985-1986. La densité (bulk) du Diploastrea sp. a également chuté de manière significative les 5 dernières décennies. Des régressions logistiques ont montré que la température, la vitesse des vents, le pH interne du corail, plus ou moins couplés, sont correlés à l’abondance des traces microperforantes. L’approche géochimique a également mis en évidence la diminution importante d’un biomarqueur lipidique, les amides, au cours des dernières décennies. Bien qu’il soit difficile d’attribuer les amides à un taxon ou une espèce en particulier présente dans le squelette corallien, j’émets l’hypothèse que potentiellement ces dernières pourrait refléter la présence de communautés microperforantes. Pour confirmer ou infirmer les tendances observées, il est nécessaire d’étudier un plus large nombre de carottes coralliennes sur un temps plus long. En outre, d’autres facteurs pourraient être étudiés pour mieux comprendre la diminution de l’abondance des communautés microperforantes et son implication dans la santé et la résilience des coraux, tels que les métaux traces ou d’autres variables du système des carbonates
Coral reefs are increasingly threatened by global changes as they affect both accretion and erosion processes. Among these processes, reef bioerosion is a major natural process of degradation resulting from the action of various organisms on and in carbonate substrates. Recently, a particular attention has been given to the roles played by bioeroding (or perforating) microflora, which include cyanobacteria, microalgae, and fungi, in the functioning of coral reefs, especially in the carbonate budget, because of their important role in the dissolution of dead carbonates over short term (day, month, year). The thesis's main objective was thus to study the effects of global change factors such as ocean warming and acidification, on the composition, distribution, and abundance of reef microbioeroding communities over long term. Since long-term experiments with dead corals are difficult to carry out, several coral cores from two slow-growing massive coral genera (Diploastrea sp. and Porites sp.) were collected along the Mozambique Channel, particularly in Mayotte. Those cores covered the last decades (30 to 50 years). Such massive corals are known to be natural geological archives largely colonized by microbioeroding communities which leave traces while dissolving CaCO3. To study the dynamics of microbioeroding communities in the two targeted coral genera, two innovative methods were developed: a machine learning approach to quickly and accurately analyze thousands of Scanning Electron Microscope pictures of microbioeroding traces along three vertical transects parallel to the main coral growth axis, and a lipid biomarkers approach along a coral core of Diploastrea sp.. The machine learning method based on a CNN model was first developed on the coral Diploastrea sp. with an accuracy of 93%. It was then adapted to Porites sp. by modifying a hyperparameter (95% accuracy). The geochemical approach tried identifying specific lipid markers of the boring microalga Ostreobium sp. and the coral Diploastrea sp. during the last decades. The results showed that the abundance of microbioeroding traces is 3 to 4 times higher in the coral Diploastrea sp. than in Porites sp and has decreased in both coral genera over the last decades. In Diploastrea sp., the decrease was 90% over the last 54 years and was coupled with a very important change in community composition between 1985-1986. The density (bulk) of Diploastrea sp. has also dropped significantly over the last 5 decades. Logistic regressions showed that temperature, wind speed, and internal pH of the coral, more or less coupled, are correlated to the abundance of microbioeroding traces. The geochemical approach also highlighted a significant decrease of a lipid biomarker group, the amides, over the last decades. Although it is difficult to attribute amides to a specific taxon or species in the coral skeleton, I hypothesize that they could potentially reflect the presence of microbioeroding communities. To confirm or refute the observed trends, there is a need to study more coral cores, from different areas, and over a longer period. In addition, other factors should be studied to understand better the decrease in the abundance of microbioeroding communities and its implication in coral health and resilience, such as trace metals and other variables of the carbonate system