CE02 - Milieux et biodiversité : Terre vivante

Stratégies écologiques et métaboliques de bactéries spécialistes de la dégradation des macroalgues – ALGAVOR

Des bactéries marines mangeuses d'algues

Stratégies écologiques et métaboliques de bactéries spécialistes de la dégradation des macroalgues

Enjeux et objectifs

Le recyclage de la biomasse algale influence le fonctionnement des écosystèmes côtiers. Il repose largement sur des bactéries spécialistes capables d'attaquer les tissus algaux intacts et de libérer des produits de dégradation dans la colonne d'eau. Le projet ALGAVOR explore les stratégies écologiques et métaboliques de telles bactéries marines spécialistes encore peu connues, en prenant le genre Zobellia comme modèle d'étude. Les objectifs du projet sont les suivants : (i) évaluer la biodiversité, distribution, abondance, activité et les fonctions cataboliques de Zobellia spp. dans les environnements marins, (ii) déchiffrer les voies métaboliques nécessaires pour dégrader la biomasse algale fraîche et (iii) étudier les interactions coopératives avec des bactéries opportunistes qui profitent des produits de dégradation.

Nous intégrons des approches cultures-dépendantes et «omiques« pour répondre à nos objectifs.

L'analyse de métagénomes a montré une distribution principalement côtière du genre Zobellia, et une abondance plus marquée à la surface des macroalgues. Pour compléter ces données, nous avons développé et validé deux nouveaux protocoles de détection et quantification de Zobellia par qPCR et FISH, que nous appliquons à présent sur des échantillons environnementaux. Une campagne d'échantillonnage ciblant les flavobactéries a permis d'isoler 109 nouvelles souches, dont une douzaine a été sélectionnée pour un séquençage de génome complet. Parmi elles, nous avons isolé un nouveau membre du genre Zobellia, représentant potentiellement une nouvelle espèce. Par ailleurs, nous avons réalisé le profilage catabolique d'une quarantaine de souches de flavobactéries associées aux macroalgues (incluant 5 Zobellia), en testant leur utilisation de 35 substrats différents. Les génomes de ces souches ont été intégrés à la plate-forme MAGE et sont en cours d'annotation. En parallèle, nous avons réalisé la caractérisation taxonomique et phénotypique de 4 nouvelles souches de Zobellia représentant 2 nouvelles espèces.
Par ailleurs, nous avons démontré la forte capacité de Zobellia galactanivorans à dégrader plusieurs espèces d'algues brunes entières. Des données transcriptomiques RNA-seq ont été obtenues pour des cultures de Z. galactanivorans en présence de tissus frais d'algues brunes (3 espèces d'algues, en triplicat), en différenciant les cellules libres des cellules adhérentes aux algues, et comparées à la culture sur deux polysaccharides purifiés d'algues brunes (alginate et fucane) ou sur le maltose utilisé comme contrôle. L'analyse de ces données est en cours. Elle a déjà montré qu'entre 7 et 20% des gènes sont différentiellement exprimés par des cellules dégradant la biomasse fraiche par rapport à l'alginate.

Nous poursuivrons l'analyse des métagénomes marins publics et l'annotation des nouveaux génomes de flavobactéries, ainsi que le suivi de Zobellia dans l'environnement. L'analyse des transcriptomes obtenus nous permettra d'identifier des gènes importants pour le comportement pionnier de Zobellia dans la dégradation des macroalgues. Les fonctions de certains de ces gènes pourront ensuite être caractérisées par des approches de génétique et biochimie.

Chapitre d'ouvrage :
Thomas F, Le Duff N, Leroux C, Dartevelle L & Riera P (2020). Isotopic labeling of cultured macroalgae and isolation of 13C-labeled cell wall polysaccharides for trophic investigations. Advances in Botanical Research 95, 1-17

Communications lors de conférences :
Brunet M, Fuchs B, Amann R, Barbeyron T & Thomas F (2019) Stratégies métaboliques de bactéries spécialistes de la dégradation des macroalgues. IX° colloque de l'Association Francophone d'Ecologie Microbienne, 5-8 novembre, Bussang (France) oral
Thomas F (2019) Regulation of alginate catabolism involves a GntR family repressor in the marine flavobacterium Zobellia galactanivorans DsiJt. POMPU meeting, 20-21 novembre, Berlin (Allemagne) oral
Thomas F, Le Duff N, Riera P, Cébron A, Leroux C, Tanguy G, Legeay E, Uroz S, Wu TD, Guerquin-Kern JL (2019) IX° colloque de l'Association Francophone d'Ecologie Microbienne, 5-8 novembre, Bussang (France), poster
Brunet M, Fuchs B, Amann R, Barbeyron T & Thomas F (2019) Degradation of fresh macroalgae by Zobellia galactanivorans. First Symposium on Symbiosis, 9-10 Décembre, Roscoff (France), oral
Brunet M, Fuchs B, Amann R, Barbeyron T & Thomas F (2019) Ecological and metabolic strategies of specialist bacteria mediating macralgae breakdown. 12° journées du Réseau Français des Parois, 14-16 mai, Roscoff (France)

Le recyclage de la biomasse algale influence le fonctionnement des écosystèmes côtiers. Il repose largement sur des bactéries spécialistes capables d'attaquer les tissus algaux intacts et de libérer des produits de dégradation dans la colonne d'eau. Le projet ALGAVOR explorera les stratégies écologiques et métaboliques de telles bactéries marines spécialistes encore peu connues du genre Zobellia. Nous intégrerons des approches culture-dépendantes et 'omiques pour (i) évaluer la biodiversité, distribution, abondance, activité et les fonctions cataboliques de Zobellia spp. dans les environnements marins, (ii) déchiffrer les voies métaboliques nécessaires pour dégrader la biomasse algale fraîche et (iii) étudier les interactions coopératives avec des bactéries opportunistes qui profitent des produits de dégradation. Ainsi, ALGAVOR dévoilera les stratégies de bactéries cruciales contrôlant le devenir de la matière organique en milieu côtier.

Coordinateur du projet

Monsieur François Thomas (Laboratoire de Biologie intégrative des modèles marins)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

LBI2M Laboratoire de Biologie intégrative des modèles marins

Aide de l'ANR 283 118 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2018 - 48 Mois

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