Phototaxis and collective phenomena in the motile micro-alga Chlamydomonas reinhardtii

Phototaxie et phénomènes collectifs chez la micro-algue motile Chlamydomonas reinhardtii La micro-algue modèle Chlamydomonas reinhardtii est à la fois phototactique et photosynthétique. La lumière est donc pour elle non seulement un moyen de s'orienter dans l'espace mais aussi une source d'énergie. Lorsque plusieurs millions de cellules sont exposées à de la lumière, les couplages entre direction de nage, environnement lumineux et métabolisme peuvent conduire à des comportements complexes. Au cours de cette thèse nous avons étudié plusieurs phénomènes collectifs qui apparaissent dans des suspensions de C.reinhardtii exposées à la lumière. Nous décrivons tout d'abord un nouveau type d'instabilité de densité où les cellules se cachent les unes derrière les autres en fuyant la lumière, ce qui les protège efficacement des photo-dommages. Ce mécanisme conduit à la séparation de phase de la suspension en structures branchées très denses, avec une longueur d'onde que nous expliquons par un modèle simple. Nous montrons ensuite plusieurs instabilités hydrodynamiques au sein de suspensions denses alignées polairement par la lumière. Les écoulements générés par chaque micro-nageur s'y additionnent, ce qui peut déstabiliser toute la population comme le montrent des simulations. Finalement nous utilisons ces comportements collectifs pour étudier comment la phototaxie est régulée au niveau individuel chez cet organisme modèle.