La composition de la matière organique

Depuis une vingtaine d’années, la vision du domaine océanique profond est passée d’un milieu pauvre et uniforme à un milieu varié et complexe. Au pied de la marge continentale ouest africaine (Gabon, Congo, Angola), deux types d’écosystèmes benthiques coexistent. Le premier est fondé sur les apports en matériel détritique depuis la colonne d’eau (écosystème détritique), l’autre est lié aux émissions de fluides froids riches en méthane et sulfures (écosystème chimiosynthétique). Dans le premier, les organismes dépendent des apports en matière organique (MO) depuis la colonne d’eau, alors que dans le second, les espèces vivent en symbiose avec des bactéries chimioautotrophes. Le cadre de ce second écosystème et l’existence d’un lien avec le système détritique n’ont pas été abordés dans ce travail de recherche.

La matière organique dans l’océan

Les sédiments océaniques constituent le réservoir de carbone le plus important sur Terre, dont un cinquième se trouve sous forme de carbone organique (Corg) (Hedges and Keil, 1995). Bien que nettement moins important que les réservoirs « Carbone Inorganique Dissous » (CID) et « Carbone Organique Dissous » (COD) de l’océan, le « Carbone Organique Particulaire » (COP) a un rôle primordial dans les processus de sédimentation. Les sédiments océaniques sont le lieu d’enfouissement ultime de la matière organique (MO). Ils contiennent 500.000 Giga tonnes de Corg (Saliot, 1994) dont environ 700 Gt de Corg dans le premier mètre (Hedges et al., 1997). Ce matériel, à l’origine de nos ressources énergétiques actuelles, est le centre d’intérêts économique et scientifique. Cet intérêt scientifique s’est accru compte tenu de l’importance d’une meilleure compréhension des processus gouvernant le climat sur des échelles géologiques, donc de l’origine de la MO sédimentaire enfouie et des processus régissant son transport et sa préservation.

Les différentes origines

La MO présente dans l’environnement océanique peut avoir des sources diverses. Sur les marges continentales, les origines de ces apports sont particulièrement complexes : MO autochtone et allochtone . Ces différentes composantes se retrouvent superposées et leurs contributions sont difficiles à évaluer. De plus, ces composantes sont soumises à des processus physiques, chimiques et biologiques régissant leur transport et leur altération, qui peuvent être différents selon leur origine.

La composante autochtone 

La MO autochtone (i.e. formée sur place) est issue de la production primaire phytoplanctonique (50 Gt C/an ; Hedges et Keil, 1995) dans la couche euphotique (50-100 premiers mètres de la colonne d’eau), du broutage du zooplancton ainsi que de l’activité bactérienne dans la colonne d’eau et le sédiment.

La production primaire phytoplanctonique compose principalement la MO autochtone. La croissance de cette biomasse phytoplanctonique est déterminée par de nombreux paramètres, dont essentiellement l’ensoleillement, la turbulence, la température de l’eau, les apports en nutriments (nitrate, phosphate et silicate) et en métaux traces (e.g. Fe, Zn). Ces éléments en déterminent aussi sa diversité spécifique : diatomées, coccolithophoridés, flagellés etc.

La composition de la matière organique

Les principaux groupes de composés organiques sont les protéines, les glucides (ou hydrates de carbone) et les lipides. Les lipides représentent en moyenne 2% de la MO totale des plantes supérieures, 11% chez le phytoplancton et 20% chez les bactéries. Les lipides sont associés à différentes fonctions physiologiques (e.g. réserve, structure, reproduction). Bien que minoritaires par rapport aux 2 autres classes, les lipides sont ubiquistes et présentent des structures moléculaires variées. Leur autre particularité est d’être relativement stables, ce qui leur permet de conserver l’empreinte de leur origine.

Les lipides

Les lipides sont définissables comme des substances organiques insolubles dans l’eau et extractibles par des solvants organiques tels que le dichlorométhane (CH2Cl2), l’hexane (C6H14) etc. Parmi les lipides on trouve : les triglycérides, les cires, les phospholipides, les alcools, les stérols et les pigments chlorophylliens, les caroténoïdes, les cétones et les hydrocarbures (Saliot, 1994).

La notion de biomarqueur lipidique

Un biomarqueur, ou marqueur biologique, est un composé traceur d’une origine biologique précise, ou d’un processus environnemental (biologique, chimique ou physique). Un traceur doit donc être suffisamment stable pour être observable dans l’environnement : depuis quelques jours pour l’étude des processus d’échange air/mer, quelques années pour les sédiments récents, voire des échelles géologiques pour des sédiments profonds très anciens. Les organismes vivants, en fonction de leur place dans les règnes végétal et animal et de leur sous-groupe, synthétisent des composés spécifiques. Il est ainsi possible d’estimer les différentes contributions : e.g. les végétaux supérieurs, les diatomées, les dinoflagellés, les cyanobactéries etc. D’où l’intérêt porté par les biogéochimistes aux lipides. Cependant, tous les biomarqueurs lipidiques ne sont pas spécifiques d’une source, e.g les stérols (Volkman, 1986). Aussi leur utilisation nécessite beaucoup de précaution.

Par la suite, seuls les biomarqueurs lipidiques à la base de notre étude seront développés : les alcools linéaires principalement, mais aussi les alcools ramifiés, et les stérols, les hydroxy acides, les diols et les oxo-alcools .

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Table des matières

INTRODUCTION
I LA MATIERE ORGANIQUE ET LES TRACEURS D’ORIGINE
I.1 LA MATIÈRE ORGANIQUE DANS L’OCÉAN
I.1.1 LES DIFFÉRENTES ORIGINES
I.1.2 LA PRÉSERVATION DANS LES SÉDIMENTS
I.2 LA COMPOSITION DE LA MATIÈRE ORGANIQUE
I.2.1 LES LIPIDES
I.2.2 LA NOTION DE BIOMARQUEUR LIPIDIQUE
I.3 LES PARAMÈTRES CARACTÉRISANT LE(S) TYPE(S) D’APPORTS
I.3.1 LE PARAMÈTRE GLOBAL C/N
I.3.2 L’APPROCHE MOLÉCULAIRE : LES BIOMARQUEURS LIPIDIQUES
I.4 LE CHOIX DES N-ALCOOLS
I.4.1 LES N-ALCOOLS ET LES N-ALCANES
I.4.2 LES N-ALCOOLS ET LES STÉROLS
II LA ZONE D’ETUDE ET LES APPROCHES MÉTHODOLOGIQUES
II.1 LA ZONE D’ÉTUDE
II.1.1 LES COURANTS DE SURFACE ET SUBSURFACE
II.1.2 LE FLEUVE ZAÏRE
II.1.3 LE PANACHE DE SURFACE
II.1.4 LE CANYON SOUS-MARIN DU ZAÏRE ET SON ÉVENTAIL
II.2 LA STRATÉGIE D’ÉTUDE
II.2.1 LA STRATÉGIE D’ÉCHANTILLONNAGE
II.2.2 LES PRÉLÈVEMENTS
II.3 LE PROTOCOLE D’ANALYSE
II.3.1 LA PROCÉDURE D’EXTRACTION
II.3.2 LE TRAITEMENT DE L’EXTRAIT LIPIDIQUE : TRANSMÉTHYLATION
II.3.3 LA SÉPARATION DES CLASSES DE LIPIDES
II.4 LES ANALYSES CHROMATOGRAPHIQUES
II.4.1 LA DÉRIVATISATION : SILYLATION
II.4.2 L’IDENTIFICATION EN CPG-SM
II.4.3 LA QUANTIFICATION EN CPG
II.4.4 LES REPRODUCTIBILITÉ, RENDEMENT ET LIMITE DE DÉTECTION
II.5 LES AUTRES ANALYSES
III LES N-ALCOOLS MARINS ET TERRIGENES : APPORTS ET PROCESSUS DE DÉGRADATION
III.1 TERRESTRIAL AND MARINE N-ALCOHOL INPUTS AND DEGRADATION PROCESSES RELATING TO A SUDDEN TURBIDITY CURRENT IN THE ZAIRE CANYON
III.1.1 INTRODUCTION
III.1.2 REGIONAL SETTINGS AND SAMPLING
III.1.3 ANALYTICAL METHODS
III.1.4 RESULTS AND DISCUSSION
III.1.5 CONCLUSIONS
III.2 DISTRIBUTION OF TERRESTRIAL AND MARINE N-ALCOHOLS IN SURFICIAL SEDIMENTS ALONG THE ZAIRE CANYON (SOUTH-EAST ATLANTIC)
III.2.1 INTRODUCTION
III.2.2 STUDY AREA
III.2.3 MATERIALS AND METHODS
III.2.4 RESULTS
III.2.5 DISCUSSION
III.2.6 CONCLUSIONS
IV LA VARIABILITE SPATIO-TEMPORELLE
IV.1 VITESSES DE SÉDIMENTATION
IV.2 LES VARIATIONS TEMPORELLES
IV.2.1 LA STATION LEVÉE
IV.2.2 LA STATION PÉLAGIQUE
IV.3 LEVÉE VS. PÉLAGIQUE
IV.4 CONCLUSIONS
V LES ANALYSES MULTIVARIÉES
V.1 LES MATÉRIELS ET MÉTHODES
V.1.1 LES ÉCHANTILLONS
V.1.2 LE TRAITEMENT STATISTIQUE
V.2 LES BIOMARQUEURS
V.2.1 LES N-ALCOOLS
V.2.2 LES STÉROLS
V.2.3 LES DIOLS ET KÉTOLS
V.2.4 LES HYDROXY ACIDES
V.3 LES ANALYSES EN COMPOSANTES PRINCIPALES
V.3.1 LES N-ALCOOLS, STÉROLS ET DIOLS/KÉTOLS
V.3.2 LES N-ALCOOLS ET FAOH
V.3.3 LES VARIATIONS SPATIO-TEMPORELLES
V.4 CONCLUSIONS
CONCLUSION

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