Description du sujet de thèse

Comprendre le rôle des Composés Organiques Volatils Biogéniques (COVBs) en tant que molécules de défense face à l’herbivorie au sein des herbiers marins.
Les composés organiques volatils biogènes (COVBs), émis par les écosystèmes terrestres et marins, sont la principale source de carbone libéré dans l'atmosphère. Les émissions mondiales sont estimées à 1 PgC.an-1, soit 90 % des émissions de COV à l'échelle mondiale, et les principaux producteurs de COVB sont les espèces végétales. Ces composés interviennent dans la réponse des végétaux aux stress abiotiques et biotiques et constituent également des médiateurs des interactions inter- et intra-espèces. Par exemple, les attaques d’herbivores ou de pathogènes peuvent induire des changements dans le volatilome des espèces (c'est-à-dire la composition du mélange de COVB), induisant la répulsion ou attirant les prédateurs naturels des ravageurs. Les COVB jouent donc un rôle important dans le fonctionnement des écosystèmes, et il est essentiel de comprendre comment les végétaux réagissent aux facteurs environnementaux via leurs émissions de COVB pour assurer l'avenir des écosystèmes dans un environnement changeant. Néanmoins, la plupart de nos connaissances sur les COVB sont basées sur les écosystèmes terrestres, alors que les environnements marins et côtiers ont été à peine étudiés. Nos études précédentes sur ces écosystèmes ont montré une grande diversité de volatilome avec la présence de terpénoïdes mais aussi d'acides gras et dérivés, de benzénoïdes ou de composés soufrés. En outre, notre première quantification des taux d'émission sur Posidonia oceanica a mis en évidence de fortes émissions de COVB oxygénés (par exemple l'acétone, jusqu'à 4 μg.gMS-1.h-1) et de sulfure de diméthyle (DMS, jusqu'à 10 μg.gMS-1.h-1). Il a été démontré que ce composé était libéré en plus grande quantité lorsque les herbivores se nourrissaient de macroalgues, affectant les taux de consommation. De plus, ce composé semble être un médiateur important puisqu'il a été démontré que les larves de poissons ou les oiseaux sont attirés par l'eau de mer contenant du DMS. Néanmoins, nos connaissances sur les émissions de COVB par les espèces marines restent très limitées et les principaux facteurs influençant leur ampleur et leur composition ne sont toujours pas compris. Les COVB étant identifiés comme des composés de défense contre les stress (a)biotiques dans les environnements terrestres, ils pourraient jouer un rôle similaire dans les écosystèmes marins et côtiers. L'herbivorie étant un facteur structurant de la dynamique des herbiers, il est nécessaire de comprendre les interactions entre ces deux organismes. Outre les COVB, les métabolites non volatils tels que les composés phénoliques sont également d'importants composés de défense dans les environnements terrestres qui pourraient avoir un rôle similaire dans les milieux marins. Ainsi, les données sur tous les composés de défense (volatils et non volatils) donneront de nouvelles indications sur les niveaux de résistance et de résilience de ces écosystèmes confrontés à ce stress ce qui permettra de mieux comprendre le fonctionnement de ces écosystèmes.

Contexte de travail

L'objectif global de cette thèse est de résoudre le rôle des COVB comme composés de défense contre l’herbivorie au sein des herbiers marins à travers les questions suivantes :
Question 1 : Les organismes marins exposés à la pression d’herbivorie modifient-ils leurs émissions de COVB ?
Question 2 : Le métabolome (en particulier les métabolites spécialisés non volatils) des organismes marins change-t-il lorsqu'ils sont exposés à la pression d’herbivorie ?
Question 3 : Les COVB influencent-ils le comportement des herbivores ?
Question 4 : Quelle est la diffusion et l'évolution des COVB marins lorsqu'ils agissent comme médiateurs chimiques ?
Question 5 : Les COVB peuvent-ils stimuler les défenses d'individus sains de la même espèce ?

Le candidat devra avoir un profil interdisciplinaire, incluant des compétences en écologie et/ou écologie marine ainsi que des notions en chimie analytique et en approches statistiques (analyses univariées et multivariées). Ce doctorat portera principalement sur les émissions de BVOC (GC-MS et PTR-MS) et, dans une moindre mesure, sur les composés phénoliques (UHPLC-MS). Si le candidat n'a pas d'expérience dans l'échantillonnage et l'analyse des COVB, il sera formé par les directeurs de thèse (C. Fernandez et J. Kammer) et le personnel technique (C. Lecareux, S. Greff et B. Temime-Roussel). Le doctorant associé à ce projet planifiera les expériences et les réalisera. Il évaluera le jeu de données en effectuant toutes les analyses de COVB, leur identification et leur quantification. Le candidat devra également effectuer les analyses statistiques pour mettre en évidence les résultats significatifs. Il devra travailler avec l'ensemble du consortium et organiser des réunions entre tous les participants (avec le soutien des PI du projet) pour convenir de la conception expérimentale et présenter les résultats et les réalisations du projet pendant toute la durée du doctorat. Il rédigera également les articles correspondants dans des revues internationales à comité de lecture. Le candidat devra également présenter ses résultats lors de conférences nationales et internationales (par le biais de posters ou de communications orales). En outre, pour l'ensemble du projet, le candidat bénéficiera de l'aide de :
- Service de plongée de l'OSU Institut Pythéas pour l'échantillonnage des herbiers marins
- Service commun « dispositifs expérimentaux » pour l'élevage d'algues et d'oursins.
- Service commun « Métabolomique et chimie des Substances Naturelles » pour réaliser des analyses chimiques par GC-MS et UHPLC- qToF-MS des métabolites volatils et non volatils.
- Plate-forme Massalya pour l'analyse chimique en ligne (PTR-MS).

Contraintes et risques

RAS