Letteratura scientifica selezionata sul tema "Nutriments profonds"

Des floraisons de cyanobactéries sont répertoriées au lac Nairne (Charlevoix, Québec) depuis 2001. Ces éclosions sont un symptôme de l’eutrophisation du lac qui découle de l’enrichissement par des nutriments, dont le phosphore. Une étude réalisée en 2005 indiquait qu’une partie importante de la charge en phosphore du lac Nairne provenait des sédiments. Dans le but de permettre aux décideurs d’inclure les apports internes dans l’élaboration de leur plan de restauration, la charge interne du lac Nairne a été quantifiée au cours de l’été 2010. Pour ce faire, deux méthodes ont été employées. La méthode 1 consiste à calculer un taux de libération à partir des concentrations de matière organique et de deux fractions de phosphore dans les sédiments et de le multiplier par un facteur anoxique, qui tient compte de la durée de la période d'anoxie et de la surface impliquée. Avec la méthode 2, la charge interne de phosphore est déduite à l’aide d’un suivi des concentrations de phosphore total dans la colonne d’eau. Les résultats démontrent que les sédiments de surface de la partie la plus profonde du lac présentaient une concentration moyenne de phosphore total de 2,17 ± 0,04 mg•g-1 de poids sec. La concentration de phosphore total de l’eau de l’hypolimnion (à 11 m de profondeur) est passée de 28 µg•L-1 le 27 juillet à 200 µg•L-1 le 8 septembre. Cette étude a permis d’établir que la charge interne de phosphore du lac Nairne se situe entre 83 et 170 mg•m-2 par été.

Le Lac Saint-Jean est un réservoir hydroélectrique ayant une superficie de 1 053 km2 et une profondeur moyenne de 6 m. Ses eaux se renouvellent de quatre à cinq fois par année, dont deux fois durant la saison printanière. Entre juin et octobre, l'épaisseur de la couche photique du lac est environ de 4 m et la thermocline est presque toujours plus profonde que 20 m avec une température moyenne saisonnière de 16°C. Les éléments nutritifs (phosphates et nitrates) demeurent à un niveau très bas durant toute la saison. Le taux moyen de chlorophylle a est de 1,3 mg m-3 avec des valeurs maximales de 3 à 4 mg m-3. Le coefficient de corrélation entre la chl. a et la température, pour l'ensemble des données du lac, est de 0,56 (p<0,01). La communauté phytoplanctonique (>20 µm) compte environ vingt espèces mais la dominance est assurée seulement par les Diatomées Asterionella formosa et Tabellaria flocculosa. Ces deux espèces représentent plus de 90 % de tous les organismes entre juin et octobre. D'autres espèces comme Melosira (Aulacoseira) distans, M. islandica et M. ambigua ne sont importantes qu'au début de juin tandis qu'Anabaena flos-aquae ne l'est qu'à la mi-juillet. La communauté zooplanctonique regroupe 17 espèces réparties en 4 catégories : Copépodes, Cladocères, Rotifères et Protozoaires. À partir de la mi-juillet, le zooplancton est surtout dominé par le Rotifère Polyarthra vulgaris et par le Protozoaire Codonella cratera. Ayant des cycles vitaux relativement courts, ces deux espèces forment à elles seules entre 65 et 82% de tous les individus. Dans les 5 premiers mètres de la colonne d'eau, le coefficient de corrélation entre la densité de ces deux espèces est de 0,55, (p<0,01). La variabilité spatio-temporelle des biomasses et la distribution des organismes planctoniques du lac sont influencées par l'hydrodynamique de l'écosystème, particulièrement par les variations saisonnières du débit qui influent sur les nutriments, la température et également par le brassage intense qui maintient la thermocline à un niveau au-dessous de 20 m.

Abstract Fanconi anemia (FA) is a genetic disease characterized by bone narrow failure and high risk of malignancy. The disease is due to a deficiency in the FA DNA repair pathway. Impaired function of the FA pathway leads to a decrease in survival, self-renewal and function of hematopoietic stem cells (HSCs). Previous reports have shown that FOXO3a directs a protective autophagy program for HSCs. Autophagy is an intracellular degradation system that enables cell to survive during stress like nutriment deprivation or oxidative stress by recycling damage proteins and organelles like mitochondria. Our laboratory has shown that FA-deficient cells are hypersensitive to oxidative stress and that FANCD2/FOXO3a interaction directs anti-oxidative response and cell survival. The FANCD2/FOXO3a axis could play a role in the protective autophagy activity in HSCs. For these reasons, we decided to study autophagy in the context of FANCD2-deficient (FA-D2) human lymphoblast cells exposed to oxidative stress. Interestingly, we observed an impaired activation of autophagy in the FA-D2 cells, detected by LC3-II immunoblot and flow cytometry, compared to FANCD2-corrected (control) cells. We found an increased necroapoptosis as soon as 1 hour after H2O2 treatment in FA-D2 cells. Paradoxically, we observed a profound decrease in the activity of the mTORC1 complex (as determined by S6 and S6k1 phosphorylation) in FA-D2 cells. In order to explain this autophagy deregulation, we determined the activation of AKT known to up-regulate mTORC1 activity. AKT activation (monitored by phospho-ser473) was significantly decreased in FA-D2 cells compared to control cells. Consequently, FOXO3a was over-activated in FA-D2 cells after H2O2 treatment. Consistently, we found markedly increased activation of AMPK known to initiate and sustain FOXO3a activation. Since AKT controls the expression of p62/SQSTM1, a protein involved in autophagy by addressing the damaged proteins/organelles to autophagic vesicles, we next examined the level of p62 in FA-D2 cells. In contradiction with the impaired autophagy in FA-D2 cells, we observed a decrease of p62 protein compared to corrected cells. To ensure that p62 protein decrease was not due to autophagy activity, we examined p62 transcription and found that the level of p62 mRNA was significantly decreased in FA-D2 cells. Our study thus identifies a deregulated AMPK/FOXO3a/AKT pathway in FA hematopoietic cells, and reveals an impaired autophagy process in which over-activated AMPK initiates FOXO3a activation that in turn inactivates AKT leading to down-regulation of p62. Thus, impaired autophagy may play a causal role in the hypersensitivity of FA-deficient cells to oxidative stress. Disclosures: No relevant conflicts of interest to declare.

Colorectal carcinoma (CRC) is a common disease, the incidence of which is increasing according to Western lifestyle; it remains to have a poor prognosis. Western nutriments are presumed to induce mild inflammation within the colonic mucosa, resulting in the accumulation of DNA alterations in colonocytes through a multistage carcinogenesis process. This suggests that most CRCs are related to the environment. Of interest, fecal microbiota composition has been shown yielding a novel approach regarding how environment changes may impact health and disease. Here, we compare whole shotgun metagenomic gut microbiota of two monozygotic twin sisters, one of whom is suffering from an advance colorectal tumor with a profound disequilibrium of the composition of the gut microbiota due to the overexpression of virulent bacteria such as E. coli, Shigella, and Clostridium species in the colon cancer patient’s feces contrasting with low levels of bacterial species such as Faecalibacterium and Akkermansia usually enriched in the healthy adults’ microbial flora. The disequilibrium in microbiota of the CRC patient’s feces as compared to her monozygotic twin sister is linked to inflammatory and immune cell infiltrates in the patient’s colonic tissue. We speculate on the role of microbiota disequilibrium on the immune-tolerant cell infiltrate within CRCs.

La qualité des eaux des lacs et le risque d’eutrophisation peuvent être évalués par une étude des composés biogènes. Les sources et les puits de nutriments qui déterminent les processus biogéochimiques peuvent être quantifiés avec un bilan de masse de matière. L’objectif de la thèse était de réaliser ce bilan de masse pour les nutriments dans les deux grands lacs côtiers médocains, Lacanau et Carcans-Hourtin (SW France). Pour cela, j'ai réalisé un suivi de la concentration en nutriments et des paramètres associés des eaux de pluie, des rivières, des canaux, des eaux des lacs et des eaux souterraines au cours de deux cycles hydrologiques en 2014 et 2015. Les processus biogéochimiques à l’interface eau-sédiment et les flux benthiques ont été déterminés à partir de carottes sédimentaires prélevées saisonnièrement et la construction d’une carte sédimentaire des deux lacs. Le bilan hydrologique a pu être réalisé à partir des données de débit et de hauteur d'eau, des mesures géophysiques et des mesures de 222Rn. Nos résultats ont permis de faire un bilan de masse complet de l'azote, du phosphore, de la silice, du fer et de l'alcalinité. Nous avons déterminé les principales sources et les puits de matière et leur évolution au cours de l’année. Les principaux résultats de la thèse sont avant tout la création d’un jeu de données original et riche qui permet pour la première fois d’avoir une vue d’ensemble de la biogéochimique des lacs aquitains. Nous montrons que l’impact des flux souterrains est faible. Les flux benthiques jouent un rôle majeur pour l’azote. L’export de composés biogènes à la sortie des lacs vers le milieu côtier a été quantifié et comparé aux apports par le bassin versant, ce qui a permis d’évaluer la capacité de séquestration des nutriments dans les sédiments. Nous montrons que ces lacs sont pauvres en phosphore, ce qui limite la productivité biologique. Nous avons aussi défini les conditions et les conséquences de la stratification transitoire des eaux des lacs en été. Cet ensemble de données a également permis d'apporter des connaissances supplémentaires sur la dynamique du mercure dans les lacs aquitains. Nous montrons le rôle que jouent les apports en sulfate du bassin versant sur la production de méthylmercure dans les sédiments
To evaluate water quality and the risk of eutrophication of lakes, the dynamics of biogenic compounds must be studied. Sources and sinks of nutrients that define lake biogeochemical processes can be assessed from a mass balance approach and the study of internal reactions. The objective of the thesis was to realize a mass balance for nutrients in two coastal lakes: Lacanau and Carcans-Hourtin (SW France). For this purpose, I conducted a monitoring of rainwater, rivers, canals, lakes and groundwater concentration of nutrients and associate parameters during the two hydrological cycles of 2014 and 2015. Biogeochemical processes at the sediment water interface and benthic fluxes were determined from sediment cores collected at each season, and from the drafting of a new sediment map. The water balance was obtained from water level and discharge measurements, geophysical prospection and 222Rn measurements. Our results allowed us to make a full mass balance of nitrogen, phosphorus, silica, iron and alkalinity. We have identified the main sources and sinks of nutrients and their evolution along the year. The main results of the thesis is that groundwater discharge is not a significant contribution of nutrients; benthic fluxes supply high amount of dissolved nitrogen and most of the nutrient are sequester in the lake sediments. Total export of nutrient at the outlet of lakes has been quantified and compared to inputs from the watershed. We point out that phosphorus limits lake productivity. We also show the dynamics of transient lake stratification in summer and its impact on biogeochemical processes. This set of data has also provided additional insight into the dynamics of mercury in Aquitaine lakes. We show the role of sulphate inputs from the watershed in the production of methylmercury in lake sediments. All these results give for the first time an overall view of Aquitaine lake biogeochemistry

Les processus bottom-up contôlent une portion importante de la variabilité des écosystèmes marins. Dans l'océan Austral, des contrastes intenses dans la distribution des écosystèmes pélagiques sont génerés par la limitation de la production primaire par le fer et la Courant Circumpolaire Antarctique. Les efflorescences massives en phytoplancton en aval des îles entretiennent des vastes réseaux trophiques. En comparaison, l'impact des sources profondes de nutriments sur la production pélagique semble négligeable. Les programmes de conservation dans la Courant Circumpolaire Antarctique vont de pair avec cette description, avec des Aires Marines Protégées uniquement autour des îles. En combinant des données multi-satellites, des observations in-situ, des données de télémétrie animale et des sorties de modèles, cette thèse réévalue le rôle écologique des sources profondes de nutriments sur les écosystèmes pélagiques. L’analyse Lagrangienne des courants géostrophiques relie des vastes blooms phytoplanctoniques à des sources hydrothermaux ou des monts sous-marins. Les études contenues dans cette thèse démontrent que les forçages bottom-up induits par les sources profondes en nutriments façonnent le paysage marin pélagique à l'échelle du bassin, des producteurs primaires aux mégafaunes. Les résultats issus de cette thèse sont ainsi considérés dans le contexte des programmes de conservation. Il s’agit notamment des travaux de la CCAMLR visant à développer un système représentatif d’Aires Marines Protégées et dans le projet actuel d'extension de l’Aire Marine Protégée des îles françaises Saint-Paul et d'Amsterdam
Bottom-up forces control a large fraction of marine ecosystem variability. In the Southern Ocean, intense contrasts in the distribution of pelagic ecosystems are driven by the iron limitation of biological productivity and the vigorous Antarctic Circumpolar Current. Massive phytoplankton blooms stemming from islands support large trophic chains. By comparison, the impact of deep nutrient sources on the pelagic production appears negligible. Conservation efforts in the Antarctic Circumpolar Current are in line with this description, with Marine Protected Areas only occurring around islands. By combining multi-satellite data, in-situ observations, animal telemetry data and model outputs, this thesis revaluates the ecological role of deep nutrient sources. Lagrangian analyses of altimetry-derived velocity fields link vast phytoplankton blooms to hydrothermal vents or seamounts. The studies contained in this thesis demonstrate that bottom-up forcings driven by deep nutrient sources shape the pelagic seascape at basin scale (O(103 km)) from primary producers up to megafauna species. These findings underline the ecological importance of the open Southern Ocean waters and advocate for a connected vision of future conservation actions along the Antarctic Circumpolar Current. The analyses of bottom-up forcings are consequentially considered within the CCAMLR’s effort for developing a representative system of Marine Protected Areas and within the ongoing extension project of the French Saint Paul and Amsterdam islands’ Marine Protected Areas

Cette étude expérimentale réalisée in situ, à l'aide de mésocosmes, a permis de déterminer certains effets simples et interactifs de la prédation (force top-down) et des nutriments (force bottom-up) sur la structure d'un peuplement phytoplanctonique lacustre. Les résultats montrent que quels que soient les apports en nutriments, il n'y a pas eu dégradation de la qualité de l'eau dans les enceintes sans poissons zooplanctonophages et que la biomasse algale a été régulée par des espèces de grands cladocères très abondantes dans ce cas. En présence de cyprinidés et d'apports conséquents en nutriments, la diversité spécifique, l'abondance totale et le biovolume des microalgues ont subi un net accroissement. Dans ces conditions, la prédation exercée par les poissons a favorisé l'installation de petits herbivores (rotifères et petits cladocères) au détriment des grandes formes. L'augmentation de la taille des microalgues et le développement de certains de leurs appendices concomitants avec la réduction de la taille des herbivores a pour conséquence une nette réduction de la pression du broutage et une dégradation de la qualité de l'eau par la prolifération algale. Par ailleurs, les résultats de l'étude font ressortir des stratégies de défense anti-herbivorie chez Scenedesmus quadricauda et Ceratium hirundinella. Les observations et les données acquises au cours de ce travail, confirment l'importance des forces top-down et bottom-up, dont les actions sont simultanées et déterminantes pour la structure et le fonctionnement des réseaux trophiques pélagiques lacustres

Face à une demande mondiale en bois en constante augmentation, les forêts plantées sont en rapide expansion, notamment au Brésil où les plantations d'eucalyptus pourraient couvrir 10 millions d'hectares d'ici 2020. Ces plantations hautement productives soulèvent des questions importantes au niveau (i) de leur durabilité dans un contexte de changement climatique et (i) de leur impact sur l’environnement, en particulier sur les cycles de l'eau, du carbone et des nutriments. La capacité des eucalyptus à développer un système racinaire très profond (<15 m) pour atteindre la nappe phréatique, pourrait jouer un rôle clé dans l’adaptation à des disponibilités plus faible en eau. Cependant, le rôle de ces racines fines profondes dans la nutrition des plantes a jusque-là été extrêmement peu documenté.Dans ce contexte, l'objectif général de cette thèse était d'évaluer l'influence de la profondeur et de la disponibilité de l’eau sur le fonctionnement des racines fines à travers l’étude de la rhizosphère. Pour cela, une plantation clonale d’Eucalyptus grandis de 5 ans a été étudiée au Brésil sous deux régimes hydriques contrastés : un traitement + W, recevant une pluviométrie normale a été comparé à un traitement –W dans lequel 37% des pluviolessivats sont exclus. Des essais ont été réalisés dans le but d'appliquer une technologie de laboratoire innovante au champ : les optodes, permettant la cartographie du pH rhizosphérique notamment. Les rhizodepôts libérés par les racines fines d’eucalyptus interférant avec le signal du capteur optique, nous n’avons pas pu obtenir de résultats interprétables. Cependant, des tests réalisés sur le pin nous laissent confiants quant à la possibilité d'utiliser ce système, en suivant quelques recommandations. Des analyses destructives ont été réalisées sur du sol rhizosphérique et non-rhizosphérique échantillonnés le long d'un profil de 4 m. Au niveau de la nutrition : une accumulation de potassium et de protons au sein de la rhizosphère a été observée, en particulier en dessous d’1 m (x3,0 et x1,1 pour K et H3O+ en + W, resp.) et en condition de réduction des précipitations (x7,0 et x1,4 pour K et H3O+ en –W, resp.). La répétition de ces mesures pendant la saison des pluies a confirmé l'enrichissement de protons et de K dans la rhizosphère, ce qui suggère que ces processus se produisent tout au long de l'année. Cependant, l’absence d’effet traitement durant la saison des pluies laisse suggérer une bonne résilience potentielle du système. La quantité de K amenée à la surface des racines fines par flux de masse, estimée à 2 kg de K ha-1 an-1, ne permet pas d’expliquer la quantité de potassium absorbé par les arbres, estimée à 17,5 kg de K ha-1 an-1, ni l'accumulation observée dans la rhizosphère. Une explication plus probable est l'altération des minéraux potassiques induite par le fonctionnement racinaire, et notamment l’acidification. La preuve de la possibilité d’association ectomycorhiziennes jusqu'à 4 m de profondeur renforce l'hypothèse d'un rôle clé des racines fines profondes dans la nutrition des plantes. Une concentration élevée en Al3+ a aussi été mesurée au sein de la rhizosphère (jusqu'à 12 mg kg-1). Au niveau du stockage du carbone : malgré la diminution exponentielle attendue de la concentration en C et N avec la profondeur (de 0,72 à 0,12 ‰ entre 0 et 4 m), nos résultats ont montré que plus de la moitié du stock de carbone contenu dans le sol non rhizosphérique était situé en dessous d’1 m. Une accumulation de C dans la rhizosphère a été mesurée, en particulier en profondeur (x1,4 en dessous d’1 m en + W) et en condition de réduction des pluies (x3,0 à 4 m en –W). Les mêmes tendances ont été observées pour N. L’effet rhizosphérique a été conservé pendant la saison des pluies, mais pas l'effet du traitement. Ce travail a confirmé que les racines fines profondes jouent un rôle clé, pour la nutrition des plantes et le stockage de carbone, en contexte de changement climatique particulièrement
Due to the constant increase of the world demand for wood, the planted forests are in fast expansion notably in tropical countries such as Brazil where plantations of eucalypts, the most productive and spread out planted species, may reach 10 million ha by 2020. The expansion of these plantations on less fertile sites, combined with the context of climate change lead to important issues about (i) the sustainability of these plantations under more frequent and intense drought events and (i) the impact on the environment of these highly productive plantations with very short rotations (6 yr), particularly for nutrient, water and carbon cycles. Eucalypt trees are able to develop very deep root system (<15 m) to reach the water table, and this may play a key role to cope with decreasing soil water availability. However, the role of these deep fine roots in plant nutrition is dramatically under-documented. In this context, the general objective of this study was to evaluate the influence of soil depth combined with water availability on fine root functioning through characterization of the rhizosphere properties. For this purpose, a 5-yr-old clonal Eucalyptus grandis plantation was studied in Brazil in two contrasted water regimes: the +W treatment, receiving normal rainfall was compared with the –W treatment where 37% of the throughfall were excluded in order to mimick the future climate forecasted in the region. Exploratory tests were carried out for the introduction of an innovative lab technology under field conditions: the optodes, which allow mapping rhizosphere pH. The rhizodeposition of eucalypt fine roots interfered with the optical sensor signal and prevented us to get interpretable results. However, some tests on pine trees let us confident of the possibility of using our system for field studies at depth, using some recommendations. Destructive analyses of rhizosphere and bulk soil samples collected along a 4-m deep soil profile showed an effect of depth and rainfall reduction on rhizosphere pH, potassium concentration, rhizodeposition pattern and carbon storage capacity. Concerning nutrition issues, we found an accumulation of potassium and protons within the rhizosphere, especially below 1-m depth (x3.0 and x1.1 for K and H3O+ in +W, respectively) and in reduced rainfall conditions (x7.0 and x1.4 for K and H3O+ in –W, respectively). Repeating these measurements during rainy season confirmed the enrichment of protons and potassium within the rhizosphere, suggesting that these processes may occur all along the year but no treatment effect was observed anymore, pointing to a potential good resilience of the system. The amount of K brought to fine roots by mass flow was estimated to 2.0 kg K ha-1 yr-1 and could not explain the amount of potassium taken up by trees estimated to 17.5 kg K ha-1 yr-1 and the observed accumulation in the rhizosphere. A more likely explanation was the root-induced weathering of K-bearing minerals, partly related to rhizosphere acidification. Proof of ectomycorrhizal association down to 4-m depth further supported the hypothesis of a key role of deep fine roots in plant nutrition. High exchangeable Al3+ concentration was found within the rhizosphere (up to 12.0 mg kg-1). Concerning the carbon storage issue, despite an expected exponential decrease of C and N concentrations within the bulk soil with depth (0.72‰ to 0.12‰ from top soil to 4-m depth), our results showed that more than half of soil C stock within the bulk soil occurred below the first meter. An accumulation of C within the rhizosphere was found, especially at depth (x1.4 below 1 m in +W) and in reduced rainfall conditions (x3.0 at 4-m depth in –W). The same trends were found for N. The rhizosphere effect was conserved during rainy season but not the treatment effect. This work confirmed that deep fine roots play a key role, especially in the context of climate change, for plant nutrition and carbon storage