moutin-baklouti-2014

Proposition de sujet de thèse 2014
(A remplir par les équipes d'accueil et à retourner à Isabelle HAMMAD : [email protected]
MASTER : Master d’Océanographie, spécialité Océanographie Physique et
Biogéochimique.
Ordre de priorité de la proposition(1) :
Candidat(e)(1)
Nom - Prénom :
Date de naissance :
Cursus de second cycle (origine, années, mention) :
Mention et classement au Master (Xème sur Y) :
Sujet de doctorat proposé
Intitulé : RELATION ENTRE LA PRODUCTION PLANCTONIQUE, SON DEVENIR DANS L’OCEAN DE
SURFACE, ET LA DISPONIBILITE EN PHOSPHATE DANS LES EAUX DU PACIFIQUE TROPICAL SUD-OUEST
(MISSION OCEANOGRAPHIQUE OUTPACE).
Descriptif :
Contexte général : Une des principales préoccupations de la recherche océanographique actuelle, notamment
dans le cadre des programmes internationaux et nationaux (IMBER, LEFE action CyBER, ANR) est de
comprendre les interactions entre le climat, les océans et les cycles des éléments biogènes. Ces interactions sont
notamment imputables à la pompe biologique qui agit sur la concentration en dioxyde de carbone
atmosphérique, et donc sur le climat, à des échelles de temps plus courtes qu’initialement supposées. Le
principal moteur de la pompe biologique est la production primaire océanique sur laquelle la disponibilité
nutritive exerce un contrôle primordial. Dans ce contexte, le lien entre les organismes fixateurs d’azote
atmosphérique qui génèrent le principal flux d’azote nouveau dans la couche éclairée des océans, et la
disponibilité en phosphate, deuxième élément majeur pouvant contrôler ce flux, nécessite d’être mieux connu.
Descriptif détaillé : Le Pacifique tropical sud-ouest est une région océanique où la fixation d’azote est
considérée comme particulièrement importante (Bonnet et al., 2009; Sohm et al., 2011) et l’apport d’azote à
l’océan par ce processus semble contrôlé par la disponibilité en phosphate (Moutin et al., 2005 ; 2008,
Hashihama et al., 2010). L’ensemble des expériences réalisées à la fois in situ proche de la Nouvelle Calédonie
(DIAPALIS), en milieu contrôlé (VAHINE) et avec l'outil de modélisation dans le cadre de différents projets,
ont permis de montrer l’importance du couplage des cycles de l’azote et du phosphate pour expliquer le devenir
du carbone organique dans cette région océanique. Le projet océanographique OUTPACE (Oligotrophy to
UlTra-oligotrophy PACific Experiment) dans lequel se déroulera cette thèse a pour but essentiel d’étudier la
pompe biologique du carbone dans des environnements où la fixation d’azote est d’importance variable, entre
le Pacifique tropical sud-ouest au nord de la nouvelle Calédonie et le bord ouest oligotrophe de la gyre
océanique de l’océan Pacifique sud.
Le sujet de la thèse comporte un volet observation et un volet modélisation. Le volet observation est lui-même
composé de deux parties. La première partie sera de déterminer, au cours d’expériences réalisées dans le
laboratoire de Solange Duhamel (Columbia University), les caractéristiques cinétiques d’assimilation et
d'exsudation du phosphate à l’échelle des organismes pour les principaux organismes fixateur d’azote déjà
identifiés et cultivés. La deuxième partie consistera en des mesures in situ de la disponibilité en phosphate
(temps de turnover, 33P) et des caractéristiques d’assimilation du phosphate par les organismes planctoniques,
dans le cadre de la campagne océanographique OUTPACE. En effet, si le travail en culture est une approche
incontournable et pleinement justifiée, de nombreux résultats récents indiquent que les mesures in situ peuvent
être très différentes et nécessitent d’être développées malgré la difficulté de leur mise en œuvre (Talarmin et
al., 2011). Le volet modélisation utilisera le modèle biogéochimique implémenté dans la plateforme Eco3M
(Baklouti et al., 2006). Ce modèle, basé sur la représentation des mécanismes sous-jacents et sur la variabilité
de la stoechiométrie au sein des organismes, a bénéficié de nombreuses études antérieures (Baklouti et al.,
2011, Mauriac et al., 2011 ; Alekseenko et al., 2014), et inclue le processus de diazotrophie récemment
introduit dans la plateforme (stages associés au projet VAHINE). Utilisé en 0D, il permettra d'étudier la
production de matière organique et son devenir sous 3 environnements nutritifs contrastés correspondant aux 3
sites de la campagne OUTPACE pour lesquels un suivi lagrangien des eaux de surface sera réalisé. La
comparaison entre les résultats du modèle et ceux de l’expérience permettra d’étudier l’évolution des rapports
stœchiométriques N:P dans les différents compartiments organiques et minéraux, en particulier dans la matière
produite et exportée, et étudier leur rôle sur la structuration du réseau trophique en lien avec les bilans
d’éléments biogènes.
Références :
Alekseenko, E., Raybaud, V., Espinasse, B., Carlotti, F., Quéguiner, B., Thouvenin, B., Garreau, P., Baklouti,
M., 2014. Seasonal dynamics and stoichiometry of the planktonic community in the NW Mediterranean
Sea : a 3D modeling approach. Ocean Dynamics, 64:179-207
Baklouti, M., Faure, V., Pawlowski L., Sciandra A. 2006. Investigation and sensitivity analysis of a
mechanistic phytoplankton model implemented in a new modular numerical tool (Eco3M) dedicated to
biogeochemical modelling. Progress in Oceanography, 71 (1), p. 34-58.
Baklouti M., Chevalier, C., Bouvy M., Corbin D., Pagano M., Troussellier M., Arfi R., 2011. A study of
plankton dynamics under osmotic stress in the Senegal river estuary, West Africa, using a 3D mechanistic
model. Ecological Modelling, 222 (15), p. 2704-2721
Bonnet, S., Biegala, I., Dutrieux, P., Slemons, L., and D.G. Capone. 2009. Nitrogen fixation in the western
equatorial Pacific: Rates, diazotrophic cyanobacterial size class distribution, and biogeochemical
significance, Global Biogeochemical Cycles, 23, GB3012, doi:10.1029/2008GB003439.
Hashihama, F., Sato, M., Takeda, S., Kanda, J., and K. Furuya. 2010. Mesoscale decrease of surface phosphate
and associated phytoplanktonic dynamics in the vicinity of the subtropical South Pacific Islands, Deep-Sea
Res. Pt. I, 57, 338–350.
Mauriac, R., Moutin, T., and Baklouti, M., 2011. Accumulation of DOC in Low Phosphate Low Chlorophyll
(LPLC) area: is it related to higher production under high N:P ratio?, Biogeosciences, 8, 933-950,
doi:10.5194/bg-8-933-2011
Moutin, T., Karl, D. M., Duhamel, S., Rimmelin, P., Raimbault, P., Van Mooy, B. A. S., and H. Claustre. 2008.
Phosphate availability and the ultimate control of new nitrogen input by nitrogen fixation in the tropical
Pacific Ocean, Biogeosciences, 5, 95-109.
Moutin, T., N. Van Den Broeck, B. Beker, C. Dupouy, P. Rimmelin & A. Le Bouteiller. 2005. Phosphate
availability controls Trichodesmium spp. biomass in the SW Pacific ocean. Mar. Ecol. Progress Ser. 297, 1521.
Sohm, J.A., E.A. Webb and D.G. Capone. Emerging patterns of marine nitrogen fixation. Nature Reviews
Microbiology 9, 499-508 (July 2011) | doi:10.1038/nrmicro2594.
Talarmin, A., F. Van Wambeke, S. Duhamel, P. Catala, T. Moutin, and P. Lebaron. 2011. Improved
methodology to measure taxon-specific phosphate uptake in live and unfiltered samples. Limnol. Oceanogr.
Methods 9:443-453 (2011) | DOI : 10.4319/lom.2011.9.443.
Programme finançant la recherche :
obtenu : participation MIO acquise, financement LEFE acquis, pré-proposition ANR acceptée, (classement A+ à la
Commission Nationale de la Flotte Hauturière)
envisagé : financement GOPS (Grand Observatoire du Pacifique sud) demandé.
Directeur(s) de thèse proposé(s)
Thierry Moutin (PR1, MIO, France) et Mélika Baklouti (MCF, MIO, France) en collaboration avec Solange
Duhamel (CR, Columbia University, USA) et S. Bonnet (CR, IRD, Nouméa)
Directeur HDR proposé
Nom - Prénom : Moutin Thierry (50 %)
Corps : PR1 AMU OSU Institut Pythéas
Laboratoire : Institut Méditerranéen d'Océanologie (MIO) ; équipe Cybele
Adresse mail : [email protected]
Choix de cinq publications récentes (souligner éventuellement les étudiants dirigés co-signataires) :
Bonnet S, Dekaezemacker J, Turk-Kubo KA, Moutin T, Hamersley RM, et al. (2013) Aphotic N2 Fixation in
the Eastern Tropical South Pacific Ocean. PLoS ONE 8(12) : e81265. doi:10.1371/journal.pone.0081265.
Dekaezemacker, J., S. Bonnet, O. Grosso, T. Moutin, M. Bressac, and D. G. Capone (2013), Evidence of active
dinitrogen fixation in surface waters of the eastern tropical South Pacific during El Nino and La Nina events
and evaluation of its potential nutrient controls, Global Biogeochem. Cycles, 27, doi:10.1002/gbc.20063.
Moutin, T. and Prieur, L. (2012) Influence of anticyclonic eddies on the Biogeochemistry from the Oligotrophic
to the Ultraoligotrophic Mediterranean (BOUM cruise), Biogeosciences, 9, 3827-3855, doi:10.5194/bg-93827-2012.
Talarmin, A., F. Van Wambeke, S. Duhamel, P. Catala, T. Moutin, and P. Lebaron. 2011. Improved
methodology to measure taxon-specific phosphate uptake in live and unfiltered samples. Limnol. Oceanogr.
Methods 9:443-453 (2011) | DOI : 10.4319/lom.2011.9.443.
Duhamel S., K.M. Björkman, F. Van Wambeke, T. Moutin, D.M. Karl. 2011. Characterization of alkaline
phosphatase activity in the North and South Pacific Subtropical Gyres : Implications for phosphorus cycling.
Limnol. Oceanogr. 56 : 1244-1254.
Toutes les publications sont disponibles ici: http://mio.pytheas.univ-amu.fr/~moutin/spip.php?article3
Thèses encadrées ou co-encadrées au cours des quatre dernières années
Nom : Berthelot Hugo
Intitulé : DEVENIR DE L’AZOTE FIXE DANS L’OCEAN : ETUDE DU TRANSFERT DANS LE RESEAU
TROPHIQUE PELAGIQUE A L’AIDE DE METHODES D’ANALYSES A L’ECHELLE INDIVIDUELLE
DES CELLULES (NanoSIMS)
Type d'allocation : MRT
Date de début de l'allocation de doctorat : octobre 2012
Date de soutenance (si la thèse est soutenue) : prévue avant décembre 2015
Programme finançant la recherche : LEFE CYBER programme VAHINE (PI S. Bonnet)
Situation actuelle du docteur (si la thèse est soutenue) :
Pourcentage de participation du directeur à l'encadrement en cas de co-direction : 40 %
Nom : Guyennon Arnaud
Intitulé : CONTRIBUTION DU PLANCTON MARIN A LA SEQUESTRATION DU CARBONE
ATMOSPHERIQUE EN MEDITERRANEE
Type d'allocation : bourse régionale
Date de début de l'allocation de doctorat : novembre 2011
Date de soutenance (si la thèse est soutenue) : prévue avant décembre 2014
Programme finançant la recherche : SIMED-2 (Simulation de la circulation générale à meso-échelle en
Méditerranée, resp. K. BERANGER) et .GMMC (Groupe de Mission Mercator/Coriolis)
Situation actuelle du docteur (si la thèse est soutenue) :
Pourcentage de participation du directeur à l'encadrement en cas de co-direction : 30 %
Nom : Dekaezemacker Julien
Intitulé : ETUDE DE LA FIXATION D’AZOTE DANS LES ENVIRONNEMENTS «DEFICIENTS EN
AZOTE» - CONTRIBUTION DES DIAZOTROPHES UNICELLULAIRES ET CONTROLE PAR LA
DISPONIBILITE NUTRITIVE
Type d'allocation : MRT
Date de début de l'allocation de doctorat : septembre 2009
Date de soutenance (si la thèse est soutenue) : décembre 2012
Programme finançant la recherche : LEFE CYBER programme Humbolt-FIX (PI S. Bonnet)
Situation actuelle du docteur (si la thèse est soutenue) : Post Doctorant au Max Planck Institute (Bremen,
Allemagne)
Pourcentage de participation du directeur à l'encadrement en cas de co-direction : 20 %
Autre directeur proposé (éventuellement)
Nom - Prénom : Baklouti Mélika (50 %)
Corps : Maître de conférences AMU OSU Institut Pythéas
Adresse mail : [email protected]
Laboratoire : Institut Méditerranéen d'Océanologie (MIO) ; équipe Cybele
Choix de cinq publications récentes (souligner éventuellement les étudiants dirigés co-signataires) :
Alekseenko, E., Raybaud, V., Espinasse, B., Carlotti, F., Quéguiner, B., Thouvenin, B., Garreau, P., Baklouti,
M., 2014. Seasonal dynamics and stoichiometry of the planktonic community in the NW Mediterranean
Sea : a 3D modeling approach. Ocean Dynamics, 64:179-207
Baklouti M., Chevalier, C., Bouvy M., Corbin D., Pagano M., Troussellier M., Arfi R., 2011. A study of
plankton dynamics under osmotic stress in the Senegal river estuary, West Africa, using a 3D mechanistic
model. Ecological Modelling, 222 (15), p. 2704-2721
J.-C. Poggiale, Y. Eynaud, M. Baklouti, 2013. Impact of periodic nutrient input rate on trophic chain properties,
Ecological Complexity, 14, 56-63
Y Eynaud, D Nerini, M Baklouti. 2013. Towards a simplification of models using regression trees. Journal of
the Royal Society Interface. 10 (79), 20120613
Eisenhauer, L., Carlotti, F., Baklouti, M. and Diaz, F. 2009. Zooplankton population model coupled to a
biogeochemical model of the North Western Mediterranean Sea ecosystem. Ecological Modelling,
220,2865-2876
Thèses encadrées ou co-encadrées au cours des quatre dernières années
Nom : Guyennon Arnaud
Intitulé : CONTRIBUTION DU PLANCTON MARIN A LA SEQUESTRATION DU CARBONE
ATMOSPHERIQUE EN MEDITERRANEE
Type d'allocation : bourse régionale
Date de début de l'allocation de doctorat : novembre 2011
Date de soutenance (si la thèse est soutenue) : prévue avant décembre 2014
Programme finançant la recherche : SIMED-2 (Simulation de la circulation générale à meso-échelle en
Méditerranée, resp. K. BERANGER) et GMMC (Groupe de Mission Mercator/Coriolis)
Situation actuelle du docteur (si la thèse est soutenue) :
Pourcentage de participation du directeur à l'encadrement en cas de co-direction : 40 %
Nom : Eynaud Yoan
Intitulé : CONTRIBUTION A LA GESTION DE LA COMPLEXITE DES MODELES EN SCIENCES DE
L'ENVIRONNEMENT
Type d'allocation : MRT
Date de début de l'allocation de doctorat : Septembre 2009
Date de soutenance (si la thèse est soutenue) : 6 Décembre 2012
Programme finançant la recherche :
Situation actuelle du docteur (si la thèse est soutenue) : post-doctorat (Scripps Institution of Oceanography)
Pourcentage de participation du directeur à l'encadrement en cas de co-direction : 50 %
(1) : A remplir lors de la campagne d'attribution des allocations, à l'issue de la session de juin des Masters

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