Littérature scientifique sur le sujet « Cyanobactéries – Pacifique (océan ; sud-est) »

L'Océan Pacifique sud-ouest et les eaux de la Nouvelle-Calédonie sont caractérisés par de fortes abondances en cyanobactéries. Parmi ces cyanobactéries, certaines ont la capacité de fixer l'azote atmosphérique (N2), et sont appelées cyanobactéries diazotrophes. Ces organismes sont connus pour contenir en proportions variables des métabolites et nutriments à haute valeur ajoutée qui leur confèrent un potentiel de valorisation économique possiblement intéressants pour la Nouvelle-Calédonie. Plusieurs de ces cyanobactéries ont été isolées en culture depuis les eaux côtières et hauturières du Pacifique·Sud-Ouest mais la caractérisation précise de leur diversité et de leur potentiel de valorisation restent encore inconnus. Dans l 'optique d'une meilleure connaissance de la diversité et d'une éventuelle valorisation économique, les objectifs de ce travail doctoral étaient (i) d'étudier la variabilité saisonnière de la diversité/activité des cyanobactéries diazotrophes dans le lagon de Nouméa, (i) d'effectuer une caractérisation morpho-génétique et protéomique de souches autochtones récemment isolées en culture et (iii) d'évaluer leurs potentiels de valorisation
The southwest Pacific Ocean and the waters of New Caledonia are characterized by high abundances of cyanobacteria. Among these cyanobacteria, some have the ability to fix atmospheric nitrogen (N2), and are called diazotrophic cyanobacteria. These organisms are known to contain high added value metabolites and nutrients in varying proportions, which give them potential for economic development that may be of interest to New Caledonia. Several of these cyanobacteria have been isolated in culture from the coastal and offshore waters of the Southwest Pacific, but the precise characterization of their diversity and their potential for recovery are still unknown. With a view to a better knowledge of diversity and a possible economic valuation, the objectives of this doctoral work were (i) to study the seasonal variability of the diversity / activity of diazotrophic cyanobacteria in the lagoon of Noumea, (i) to carry out a morphogenetic and proteomic characterization of indigenous strains recently isolated in culture and (iii) to evaluate their potential for valorization

Cet ouvrage est une contribution a la comprehension de la petrogenese de la lithosphere oceanique par l'etude des gabbros et peridotites de la dorsale est-pacifique (epr). Les sites etudies appartiennent a deux environnements tectoniques differents: les failles transformantes de terevaka et garrett, et les zones profondes de la pointe des rifts propagateurs de pito deep et hess deep. Les roches gabbroiques des zones transformantes terevaka et garrett montrent des caracteres communs qui sont principalement: une forte variation des compositions minerales controlees par une cristallisation fractionnee poussee produisant des ferrogabbros et une deformation plastique importante. Au contraire, les gabbros de pito deep et de hess deep montrent une gamme restreinte de compositions de nature primitive et a forte foliation magmatique. Ces resultats permettent d'invoquer une difference de regime thermique entre les deux environnements: gabbros de terevaka et de garrett issus de l'extremite de segments de dorsales a croute magmatique mince et froide, alors que les gabbros de pito deep et de hess deep sont les produits d'une croute magmatique chaude et epaisse. D'apres les nombreuses relations recoupantes, la sequence des intrusions observees dans les peridotites de terevaka et de garrett est dans leur ordre d'apparition: clinopyroxenites, gabbros a olivine, gabbros, gabbronorites, et ferrogabbros. Ces episodes varient de l'echelle du filon pluricentimetrique jusqu'a l'echelle du grain sub-millimetrique et contribuent a la complexite et l'heterogeneite de la lithosphere. L'ensemble des peridotites de l'epr (terevaka, garrett, hess deep) est issu d'un manteau ayant subi un fort taux de fusion partielle (environ 25%). Leurs compositions se situent dans la gamme des harzburgites les plus appauvries du domaine oceanique. Le passage de plusieurs generations de liquides magmatiques dans la lithosphere illustre l'evolution verticale du fonctionnement d'une dorsale oceanique

Cette thèse s’intéresse aux interactions entre l’océan et l’atmosphère dans le Pacifique Sud-Est, à des échelles comprises entre 10 et 300 km ("meso-échelle" océanique). Des observations satellites et un modèle couplé à haute résolution (1/12°) sont utilisés pour mettre en évidence et caractériser la relation entre la meso-échelle de température de surface de la mer (SST) et celle de l’intensité de la tension de vent (TV). Les observations montrent qu’environ un tiers de la meso-échelle de l’intensité de la TV est expliquée par les anomalies de la SST. L’intensité de la réponse de la TV aux anomalies de SST présente des variations spatiales et un cycle saisonnier marqué, également reproduits par le modèle. Une analyse de l’ajustement de la couche limite atmosphérique aux anomalies de meso-échelle de la SST dans les simulations permet d’expliquer ce cycle saisonnier et de comprendre l'origine des variations de la TV et de la vitesse du vent. Le modèle permet également d'étudier les conséquence de la modulation des flux à l’interface air-mer par la meso-échelle de SST et de courant de surface sur la dynamique océanique du Pacifique Sud-Est. D’une part, près de la côte, la réponse de la TV à la présence du front de SST diminue l’intensité de l’upwelling et la génération d’énergie cinétique turbulente (EKE) par instabilité barocline. La réponse de l’atmosphère à la meso-échelle de SST a également une rétroaction négative sur les anomalies de SST. D’autre part, la modulation de la TV par les courants de surface diminue la génération d’EKE par le travail des anomalies de TV, et créé un pompage d’Ekman qui atténue les anomalies de meso-échelle de la hauteur du niveau de la mer
This PhD thesis studies the air/sea interactions at the oceanic mesoscale (10-300 km) in the South-East Pacific and their consequences. Satellite observations and a high-resolution regional ocean-atmosphere coupled model are used to evidence and characterize the mesoscale Sea Surface Temperature (SST)-wind stress (WS) interactions. Offshore from 150km, observations show that one third of the WS mesoscale intensity is explained by the SST mesoscale anomalies. The intensity of the WS response intensity to the SST displays similar spatial and seasonal variability in both the model and the observations. The simulation is further analyzed to study this variations and to understand the boundary layer adjustment mechanisms. A momentum balance evidenced that the near surface wind anomalies are created by the anomalies of the turbulent mixing term. It is shown that WS intensity anomalies due to SST anomalies are are mainly forced by mixing coefficient anomalies and partially compensated by wind shear anomalies. The consequences on the oceanic dynamics of the air-sea momentum, heat and fresh water fluxes by mesoscale SST and surface current are investigated in the simulations. On one hand, near the coast, the WS response to the upwelling SST front decreases both the upwelling and the eddy kinetic energy (EKE) generation by baroclinic conversion. A negative feedback of the atmospheric response on the SST anomalies amplitude is also evidenced. On the other hand, the WS modulation by oceanic surface currents decreases the EKE generation by the mesoscale wind work. It also creates an Ekman pumping centered above the eddies and attenuating sea surface height anomalies

Cette thèse s’intéresse aux interactions entre l’océan et l’atmosphère dans le Pacifique Sud-Est, à des échelles comprises entre 10 et 300 km ("meso-échelle" océanique). Des observations satellites et un modèle couplé à haute résolution (1/12°) sont utilisés pour mettre en évidence et caractériser la relation entre la meso-échelle de température de surface de la mer (SST) et celle de l’intensité de la tension de vent (TV). Les observations montrent qu’environ un tiers de la meso-échelle de l’intensité de la TV est expliquée par les anomalies de la SST. L’intensité de la réponse de la TV aux anomalies de SST présente des variations spatiales et un cycle saisonnier marqué, également reproduits par le modèle. Une analyse de l’ajustement de la couche limite atmosphérique aux anomalies de meso-échelle de la SST dans les simulations permet d’expliquer ce cycle saisonnier et de comprendre l'origine des variations de la TV et de la vitesse du vent. Le modèle permet également d'étudier les conséquence de la modulation des flux à l’interface air-mer par la meso-échelle de SST et de courant de surface sur la dynamique océanique du Pacifique Sud-Est. D’une part, près de la côte, la réponse de la TV à la présence du front de SST diminue l’intensité de l’upwelling et la génération d’énergie cinétique turbulente (EKE) par instabilité barocline. La réponse de l’atmosphère à la meso-échelle de SST a également une rétroaction négative sur les anomalies de SST. D’autre part, la modulation de la TV par les courants de surface diminue la génération d’EKE par le travail des anomalies de TV, et créé un pompage d’Ekman qui atténue les anomalies de meso-échelle de la hauteur du niveau de la mer
This PhD thesis studies the air/sea interactions at the oceanic mesoscale (10-300 km) in the South-East Pacific and their consequences. Satellite observations and a high-resolution regional ocean-atmosphere coupled model are used to evidence and characterize the mesoscale Sea Surface Temperature (SST)-wind stress (WS) interactions. Offshore from 150km, observations show that one third of the WS mesoscale intensity is explained by the SST mesoscale anomalies. The intensity of the WS response intensity to the SST displays similar spatial and seasonal variability in both the model and the observations. The simulation is further analyzed to study this variations and to understand the boundary layer adjustment mechanisms. A momentum balance evidenced that the near surface wind anomalies are created by the anomalies of the turbulent mixing term. It is shown that WS intensity anomalies due to SST anomalies are are mainly forced by mixing coefficient anomalies and partially compensated by wind shear anomalies. The consequences on the oceanic dynamics of the air-sea momentum, heat and fresh water fluxes by mesoscale SST and surface current are investigated in the simulations. On one hand, near the coast, the WS response to the upwelling SST front decreases both the upwelling and the eddy kinetic energy (EKE) generation by baroclinic conversion. A negative feedback of the atmospheric response on the SST anomalies amplitude is also evidenced. On the other hand, the WS modulation by oceanic surface currents decreases the EKE generation by the mesoscale wind work. It also creates an Ekman pumping centered above the eddies and attenuating sea surface height anomalies

L'objectif principal de cette thèse est l'étude de la connexion entre la variabilité dans l'océan Pacifique équatorial et la circulation de subsurface le long des côtes du Pérou et du Chili, à des échelles de temps interannuelles à décennales. Les diagnostiques menés dans ce travail se basent sur un modèle régional océanique. L'accent est mis sur l'interprétation de la propagation verticale de la variabilité dans les couches intermédiaires de l'océan, où l'on trouve une intense zone de minimum d'oxygène (OMZ ; de l'anglais Oxygen Minimum Zone), et la relation de cette propagation verticale avec les processus advectifs et diffusifs. La propagation verticale est diagnostiquée à travers le flux vertical d'énergie associé à la propagation verticale de l'onde de Rossby extratropicale (ETRW; de l'anglais Extra-Tropical Rossby Wave). Aux échelles de temps interannuelles, les résultats montrent que 80% du flux vertical d'énergie dans l'océan Pacifique Sud-Est (SEP ; de l'anglais South-Eastern Pacific) est associé aux événements El Niño extraordinaires. Ce flux d'énergie s'étend vers l'Ouest en suivant les rayons théoriques WKB, avec une pente plus prononcée au fur et à mesure que la latitude augmente. Les analyses du flux d'énergie mettent aussi en évidence l'existence d'une modulation du flux d'énergie interannuel à l'échelle décennale, qui serait liée aux fluctuations décennales et inter-décennales dans le Pacifique équatorial. Une décomposition de la stratification en modes verticaux montre que le flux d'énergie associé à El Niño et aux fluctuations décennales se projette sur les trois premiers modes baroclines, ce qui confirme l'interprétation du flux d'énergie comme la propagation de l'onde de Rossby. Des tests de sensibilité menés avec un modèle linéaire ajusté aux conditions de la simulation montrent que la propagation d'énergie verticale pendant les événements El Niño est aussi impactée par la contribution des modes baroclines supérieurs. La variabilité méridienne/verticale du flux d'énergie vertical met en évidence une atténuation de l'amplitude le long de la trajectoire de l'onde, ce qui est interprété comme un flux diffusif de chaleur induit par la dissipation de l'onde. La variabilité de subsurface de la circulation à l'échelle saisonnière est aussi étudiée dans cette région à travers la ventilation de l'OMZ. Les résultats montrent que la variabilité saisonnière de l'OMZ en dessous de 400 m de profondeur possède des caractéristiques de propagation similaires à celles du flux d'énergie associé à l'ETRW annuelle, ce qui indique que l'ETRWpourrait influencer la variabilité de l'OMZ profonde, du moins à l'échelle saisonnière. Au-dessus de 400 m de profondeur, le processus dominant qui influence la ventilation de l'OMZ à l'échelle saisonnière est le transport d'oxygène par les tourbillons de méso-échelle. Dans ce travail, nous mettons en évidence la nature complexe de la variabilité de la circulation de subsurface dans le SEP. Nous montrons en particulier la connexion entre la circulation sous la thermocline extratropicale et les modes climatiques de variabilité du Pacifique équatorial
The oceanic circulation in the subthermocline of the South Eastern Pacific remains poorly documented although this region is thought to play a key role in the climate variability owed to, in particular, the presence of an extended oxygen minimum zone (OMZ) that intervenes in the carbon and nitrogen cycle. The subthermocline in this region is also largely unmonitored and historical estimates of ocean heat content are mostly limited to the upper 500 m. In this thesis we document various oceanic processes at work in the subthermocline based on a regional modeling approach that is designed to take in account the efficient oceanic teleconnection from the equatorial region to the mid-latitudes, in particular at ENSO (El Niño Southern Oscillation) timescales. The focus is on two aspects: (1) the seasonality of the turbulent flow and its role in modulating the OMZ volume off Peru, and (2) the planetary wave fluxes associated with interannual to decadal timescales. It is first shown that the vertical energy flux at interannual timescales can be interpreted as resulting from the vertical propagation of extra-tropical Rossby waves remotely forced from the equatorial region. This flux primarily results from extreme Eastern Pacific El Niño events, despite that a significant fraction of interannual Sea Surface Temperature (SST) variability in the tropical Pacific is also associated with Central Pacific El Niño events and La Niña events. Vertically propagating energy flux at decadal timescales is also evidenced in the model, which, like for the interannual flux, is marginally impacted by mesoscale activity. On the other hand, the wave energy beams experience a marked dissipation in the deep-ocean ( 2000 m) which is interpreted as resulting from vertical diffusivity. While the oxygen field within the OMZ appears to be influenced by the vertical propagation of isopycnals height anomalies, induced by the seasonal Rossby waves, the seasonality of the OMZ is shown to be dominantly associated with the seasonal change in the eddy flux at its boundaries. Implications of the results for the study of both the low-frequency variability of the OMZ and the Earth's energy budget are discussed

Les derniers 22 kans sont marqués par des évènements climatiques rapides, non synchrones entre l‘hémisphère Sud et le Nord. Un mécanisme de bascule des températures polaires, amplifié par la capacité de l‘océan profond à stocker et à restituer une partie du CO₂ atmosphérique en fonction de l‘intensité de la circulation océanique et des upwellings le long de la divergence Australe, a été proposé pour expliquer ces évènements. L‘objectif principal de cette thèse a été de définir quel est le rôle de l‘Océan Austral durant ces variations climatiques rapides à l‘aide de 3 carottes sédimentaires marines, prélevées le long de la marge chilienne, sous l‘influence des fronts océaniques et des vents d‘Ouest. La reconstitution des températures océaniques de surface (SST) ont permis de retracer l‘évolution du gradient latitudinal de SST au cours des derniers 22 kans mettant en évidence des migrations vers le sud du front Subtropical, notamment durant la déglaciation,marqués par des changements faunistiques en foraminifères planctoniques et benthiques suggérant unapport accru de nutriments en surface, et accompagnés par un enrichissement en [O₂] dans l‘eau de fond. Ces évènements sont peut-être liés à un renforcement des upwellings au niveau de la divergence australe induisant un renforcement de la ventilation des eaux intermédiaires antarctiques. Ces variations hydrologiques se produisent durant la hausse de CO₂ atmosphérique enregistrée dans les carottes de glace antarctiques pendant la déglaciation, indiquant un lien intime entre les upwellings, l‘intensité de la ventilation des eaux intermédiaires et le transfert de CO₂ depuis l‘océan profond vers l‘atmosphère
The last 22 kyr are marked by abrupt climatic events, non-synchronous between the southern and northern hemispheres. A see-saw mechanism of the polar temperatures, amplified by the deep oceanability to store and release a portion of atmospheric CO₂, depending on the intensity of the thermohaline circulation and the large upwellings along the southern divergence, has been proposed to explain these observations. The main aim of this thesis was to assess the role of the southern ocean during these millennial events, by studying 3 marine cores, retrieved along the Chilean margin, under the influence of oceanic fronts and the westerly winds. The reconstruction of the sea surface temperatures (SST) allowed tracing the evolution of the SST latitudinal gradient during the last 22 kyr, highlighting southward migrations of the Subtropical Front, especially during the deglaciation, marked by benthic and planktonic foraminifera faunal changes which can be interpreted as surface nutrients inputs increase, accompanied by an enrichment of the bottom water [O₂] in the bottom water. These events could be related to stronger upwellings at the southern divergence leading to an increase of the Antarctic intermediate waters ventilation. These changes occur during atmospheric CO₂ increases recorded in Antarctic ice cores, marking the deglaciation, and suggesting an intimate link between upwellings, the intensity of the intermediate waters ventilation, and deep ocean-atmosphere CO₂ transfers

Ce travail de thèse a pour but d'étudier la fixation d'azote marine dans les environnements riches mais déficitaires en azote (N), comparé au phosphore (P) dans un rapport N:P<16, grâce à l'utilisation d'approches complémentaire en culture in vitro et sur le terrain in situ. La première partie de ce travail a consisté à évaluer la réponse de la fixation d'azote de la cyanobactérie unicellulaire diazotrophe Crocosphaera watsonii face à des concentrations micromolaires en azote inorganique dissous (DIN) supposées inhiber l'activité de fixation d'azote : - suite à un apport sporadique, ou, - après une longue période d'acclimatation. Les résultats de ces études n'ont pas permis d'observer une inhibition des activités de fixation d'azote de cet organisme, laissant supposer que ce processus pourrait être actif dans une zone de l'Océan ayant ces même caractéristiques biogéochimiques : le Sud Est Tropical de l'Océan Pacifique (ETSP). En effet, cette zone est une des trois plus grandes zones de minimum d'oxygène (OMZ) de l'Océan et d'intenses processus de pertes de N (dénitrification et anammox) y ont lieu, résultant en un déficit de N par rapport au P. Des études présumaient que des processus inverses, de gains de N par la fixation d'azote, pourraient y être actifs mais aucune mesure à l'échelle du bassin n'y avait été faite car la fixation d'azote n'était supposée se produire que dans les environnements oligotrophes, comme les gyres subtropicaux. Dans le cadre d'un projet international, des missions océanographiques ont pu avoir lieu dans cette zone en Février 2010 pendant un évènement El Niño et en Mars-Avril 2011 pendant un évènement La Niña
The objectif of these thesis was to study dinitrogen fixation in marine environments rich but deficient of nitrogen (N) compared to phosphorus (P) in a ratio N:P<16, by using complementary approaches in culture in vitro and in the field in situ. The first part of this work was to evaluate the response of nitrogen-fixing unicellular Cyanobacteria Crocosphaera watsonii faced with micromolar concentrations of dissolved inorganic nitrogen (DIN) supposed to inhibit nitrogen fixation activity : - after sporadic input, or, - after a long period of acclimatization. The results of these studies have failed to observe the inhibition of nitrogen fixation activities of this organism, suggesting that this process could be active in an area of the Ocean with these same biogeochemical characteristics : the Eastern Tropical South Pacific (ETSP). Indeed, this area is one of the three largest oxygen minimum zones (OMZ) of the Ocean, where intense processes of N losses (denitrification and anammox) took place, resulting in a deficit of N compared to P. Studies assumed that the inverse process, gain of N by nitrogen fixation, could be active in the ETSP but no measurements across the basin have been performed because nitrogen fixation was assumed to occur only in oligotrophic environments, such as the subtropical gyres. In the framework of an international project, cruises took place in this area in February 2010 during a El Niño event and in March-April 2011 during a La Niña event. Results of these two cruises have confirmed that nitrogen fixation was unexpectedly active with an intensity comparable to those reported in oligotrophic areas