Génomique évolutive et des populations de microorganismes non-cultivables de l'océan profond – EVOLDEEP

L'océan profond est l'un des écosystèmes terrestres les moins connus malgré le fait qu'il constitue l'un des plus vastes et que les activités des communautés microbiennes qui s'y développent sont fondamentales pour la complétion des cycles biogéochimiques globaux de notre planète. Des approches moléculaires de caractérisation de la diversité basées sur l'amplification, le clonage et le séquençage des gènes d'ARNr de la petite sous-unité du ribosome (SSU rRNA) ont révélé la présence de lignées de bactéries, d'archées et d'eucaryotes, souvent divergentes des lignées cultivées connues, dans le picoplancton marin des grandes profondeurs. Parmi celles-ci, des lignées spécifiques d'archées mésophiles, notamment les Crenarchaeota du Group I et les Euryarchaeota du Group II, mais aussi une diversité importante de bactéries comprenant, de manière surprenante, des phyla que l'on pensait typiques du sol comme les Acidobacteria, sembleraient quantitativement importantes dans le picoplancton profond. La métagénomique s'est révélé au cours des dernières années une stratégie puissante pour obtenir des informations complémentaires sur la structure, l'écologie et l'évolution des communautés microbiennes du plancton océanique en permettant l'accès aux gènes des microorganismes qui demeurent pour la plupart non cultivés. Toutefois, la majorité de ces études a été exclusivement focalisée sur la zone euphotique. Plusieurs partenaires impliqués dans ce projet ont réalisé des analyses métagénomiques pionnières sur les communautés planctoniques de l'océan profond lors des dernières années comprenant aussi bien des études à petite échelle (clones génomiques sélectionnés) que des études beaucoup plus massives à partir du séquençage aléatoire des extrémités des inserts des fosmides des banques métagénomiques. Ces travaux nous ont mené à la construction de plusieurs banques métagénomiques contenant des inserts génomiques de grande taille comprenant environ 75000 clones (taille moyenne des inserts génomiques ~35 kbp, soit ~2.5 Gbp d'information génomique archivée) et provenant de différentes régions océaniques (les mers Ionienne et Adriatique dans le basin Méditerranéen, l'Atlantique Sud et le Front Polaire Antarctique, profondeurs entre 500 et 3000 m). Ces banques métagénomiques, qui sont bien caractérisées en terme de diversité des SSU rRNAS et qui ont permis les premières analyses métagénomiques comparatives du plancton océanique profond, sont en notre possession à l'ESE (UMR8079) à Orsay. Notre projet propose, d'une part, d'étendre nos analyses comparatives à la Mer de Marmara, dans le pourtour Méditerranéen et, d'autre part, d'exploiter nos banques métagénomiques du plancton océanique profond pour reconstruire des génomes complets ou des larges contigs génomiques des microorganismes marins non-cultivés, et plus particulièrement ceux des archées appartenant à des lignées cosmopolites des Crenarchaeota du Groupe I et des Euryarchaeota du Group II, qui sont abondantes dans nos banques. En plus des pistes sur leur métabolisme potentiel, nos résultats fourniront des informations importantes sur la structure génomique, la dynamique génomique et l'évolution chez ces organismes marins mal connus. Des analyses phylogénétiques à l'échelle du génome complet des archées mésophiles marines permettront de clarifier leur position phylogénétique, actuellement discutée, et de tester l'hypothèse selon laquelle ces organismes auraient acquis une grande proportion de leur dotation de gènes à partir d'autres organismes mésophiles lors de leur adaptation à des températures plus froides à partir d'un ancêtre hyperthermophile.