Salomé Coquin's thesis “Specialised volatile and non-volatile metabolites of marine Magnoliophytes: characterisation and seasonality in the Mediterranean Sea”.”

Madame Salomé Coquin, doctorante à l’IMBE, équipe Functional ecology: from socio-ecological systems to molecules, soutiendra publiquement ses travaux de thèse le mercredi 10 décembre 2025, à 9h dans l’amphithéâtre INSPE, Campus Saint-Jérôme. 

In front of a jury made up of :

• Dr Anne-violette Lavoir, Rapporteure, Université Côte d’Azur
• Dr Philippe Potin, Rapporteur, Station Biologique de Roscoff, Université de Brest
• Dr Jean-Baptiste Raina, Examinateur, Université de technologie de Sydney, Australie
• Pr Patricia Bonin, Examinatrice, Aix-Marseille Université
• Pr Catherine Fernandez, Directrice de thèse, Aix-Marseille Université
• Dr Elena Ormeno-Fuentes, Co-directrice de thèse, CNRS

Summary of work:

Les métabolites spécialisés des espèces végétales, volatils ou non volatils, sont des molécules clés du fonctionnement des écosystèmes jouant un rôle majeur dans la défense contre les stress biotiques (herbivorie, compétition) et abiotiques (sécheresse, température), et dans la médiation chimique intra- et interspécifique. Leur étude éclaire ainsi les mécanismes de résistance et de résilience des plantes face aux changements environnementaux.

Bien que cruciaux, ces composés restent peu connus dans les milieux marins, notamment chez les Magnoliophytes marines, essentielles à la qualité des eaux, à la stabilité des côtes et à la séquestration du carbone bleu. Or, ces services sont menacés car les herbiers marins sont en déclin dû aux changements globaux. Une compréhension approfondie de leurs métabolites spécialisés pourrait améliorer la compréhension des dynamiques de ces écosystèmes dans un contexte de changements globaux.

Les travaux de thèses présentés s’inscrivent dans ce cadre en visant à 1) caractériser les métabolites spécialisés volatils ou Composés Organiques Volatils Biogéniques (COVB), 2) caractériser les métabolites spécialisés non-volatils, 3) déterminer l’impact de la saisonnalité sur les COVB et 4) déterminer l’impact de la saisonnalité sur les métabolites non volatils pour quatre espèces majeures de Magnoliophytes méditerranéennes : Posidonia oceanica, Cymodocea nodosa, Zostera noltei et Zostera marina. Les COVB ont été prélevés par fibres SPME et analysés en GC-MS, et les métabolites non volatils ont été extraits par solvant et détectés par UHPLC-qToF-MS sur des échantillonnages ponctuels et saisonniers.

Les volatilomes (i.e., ensemble des composés volatils produits par un individu) et les métabolomes (i.e., ensemble des composés non-volatils produits par un individu) des différentes espèces d’herbiers marins présentent une forte diversité chimique. Plusieurs familles de composés identifiés sont bien connues en milieu terrestre comme l’acide chicorique, l’acide rosmarinique, le benzaldéhyde ou α-ionone. Cependant, ces travaux ont également mis en évidence la présence de composés caractéristiques du milieu marin comme les composés halogénés (1-chlorodecane) et les composés soufrés (sulfure de diméthyl – DMS). Certains composés se sont révélés être des biomarqueurs spécifiques, permettant de discriminer chimiquement les espèces entre elles, avec des biomarqueurs volatils tels que le citral, l’humulène ou l’alloaromadendrène ainsi que des composés non-volatils comme la rutine ou le sulfate de kaempferol. Les résultats obtenus confirment la phylogénie des espèces étudiées avec des volatilomes et des métabolomes plus ou moins proches en fonction des séparations phylogéniques, prouvant l’intérêt de la chimiotaxonomie comme un outil complémentaire pour la distinction des espèces. De plus, la saisonnalité influence significativement la production de composés spécialisés. L’été, se distingue particulièrement par un nombre important de composés spécifiques comme le3-hexen-1-ol, le menthol, zonarene, l’acide succinique et l’acide férulique. Ces résultats suggèrent que les métabolites spécialisés des plantes marines pourraient jouer des rôles de composés de défense, grâce à leurs propriétés antioxydantes déjà mises en évidence en milieu terrestre. Au-delà de la variabilité saisonnière, cette étude a également permis de mettre en évidence une variabilité spatiale importante pouvant révéler une acclimatation métabolique spécifique à des conditions environnementales suggérant des chémotypes chez C. nodosa. Ces premiers résultats offrent une base pour de futures recherches mécanistiques, en particulier sur le rôle fonctionnel de ces composés dans l’écologie chimique des herbiers marins.