Exploration de la biodiversité des bactéries magnétotactiques – BIOMAGNET

Au cours de l’évolution, les changements environnementaux ont profondément modifié les écosystèmes au sein desquels les communautés microbiennes se sont rapidement adaptées. La prédiction de l’impact que les écosystèmes ont sur la biodiversité bactérienne requière un suivi de l’histoire évolutive de fonctions ou de caractères d’intérêts dans différents écosystèmes et d’obtenir des données moléculaires sur l’adaptation microbienne provenant de pressions causées par des changements environnementaux. Dans ce projet, je propose de combiner des approches in situ, in vitro et in silico, en utilisant les bactéries magnétotactiques (MTB) comme modèles afin d’étudier les dynamiques d’évolution d’un organite procaryote, du génome au phénotype et à partir de leur émergence ancestrale à leur fonction actuelle dans des habitats facilement perturbés. En effet, les MTB sont des procaryotes aquatiques, mobiles dont la direction de nage est guidée par des champs magnétiques, incluant le champ magnétique terrestre. Ce comportement, appelé la magnétotaxie, est dû à la synthèse à l’intérieur des cellules des MTB de magnétosomes qui sont constitués par un cristal magnétique biominéralisé, composé soit d’un oxyde de fer (magnétite Fe3O4) soit d’un sulfure de fer (greigite Fe3S4), entouré par une membrane lipidique. Généralement rencontrés à l’oxycline (transition oxique-anoxique), dans les sédiments d’environnements aquatiques, ces procaryotes ont une grande biodiversité, sont facilement observables et représentent des modèles uniques pour comprendre les bases génétiques de la diversité phénotypique et la plasticité que les organismes ont développé pour une adaptation optimale à un biotope spécifique.
Mon projet est guidé par les hypothèses d’une sous-estimation de la biodiversité des MTB et de leur évolution monophylétique. En étudiant leur histoire évolutive, ce projet ambitieux a pour but de démontrer le rôle important passé et présent des MTB dans les environnements aquatiques.
Les objectifs principaux de ce projet sont i) d’inférer le rôle ancestral des magnétosomes, ii) de comprendre comment l’ancêtre des MTB s’est adapté au cours de l’évolution pour donner naissance aux magnétosomes et iii) de comprendre comment les différentes MTB actuelles ont acquis l’habilité d’être magnétotactique. A l’issue de ce projet, je vais non seulement élucider l’origine et l’évolution de la magnétotaxie mais je vais également fournir des données nouvelles sur la biogéographie des MTB et de nouvelles connaissances sur les facteurs environnementaux et génétiques impliqués dans la formation des magnétosomes. De plus, avec la culture de nouvelles MTB, nous disposerons de nouveaux modèles pour le développement de futures recherches fondamentales ou appliquées en physique, chimie, géologie, biologie et biotechnologie.