Ecogénomique des interactions phytoplancton-virus en réponse aux variations des facteurs abiotiques (salinité et phosphate) – ELVIRA

Malgré leur rôle écologique majeur à la base de la chaine alimentaire des écosystèmes océaniques, les variations des interactions phytoplancton-virus en fonction des facteurs abiotiques sont peu connues. En effet, les efforts se sont concentrés sur l’estimation de la diversité interspécifique extraordinaire de ces communautés peuplant la surface de nos océans. Les précédentes études sur les interactions phytoplancton x virus x environnement ont analysé les effets de la température, facteur clé du changement climatique, alors que d’autres facteurs abiotiques, également impactés par le changement global, comme les variations en nutriments et en salinité, ont été peu étudiées.
L’objectif du projet ELVIRA est de comprendre comment ces facteurs abiotiques influencent l’interaction phytoplancton-virus quantitativement et qualitativement. Ceci afin (1) de caractériser l’évolution des phénotypes (2) d’identifier les bases génomiques et transcriptomiques de ces changements de phénotypes (3) en vue d’établir un modèle prédictif de la dynamique du système phytoplancton-virus.
Nous proposons pour cela de déployer une approche interdisciplinaire combinant des approches de génomique des populations, des approches expérimentales de phénotypage haut débit, et d’approches de modélisation sur un système phytoplancton-virus ayant une aire de répartition mondiale.
Afin de répondre à ces objectifs ambitieux d’intégration des trois échelles genome x phénotype x environnement, ELVIRA regroupe un consortium international composé de 2 équipes françaises et d’une équipe allemande aux compétences complémentaires en génomique des populations, éco-physiologie du phytoplancton et biologie théorique. La localisation idéale des partenaires à proximité immédiate des mers du Nord, Baltique et Méditerranée nous permet de tirer profit de la variation spatiale naturelle de salinité et concentration en phosphate entre ces sites, afin de tester si l’origine géographique impacte la variation génomique et phénotypique des microalgues isolées dans ces différents environnements, y compris leur susceptibilité à différents virus issus de ces mêmes sites.
Les différents livrables du projet sont répartis en quatre taches réalisées en collaboration étroite entre les 3 équipes. Premièrement, un effort d’échantillonnage des mers du Nord, Baltiques et Méditerrannée permettra d’augmenter le nombre de microalgues de la collection préalablement établie par le consortium. Cette ressource biologique est la base de la ressource génomique du projet constituée de transcriptomes et de génomes par les technologies « long » et « short » » read » pour l’ensemble de la collection. La tache 2 sera consacrée au phénotypage haut débit de cette collection, avec une exploration exceptionnelle de l’espace des interactions phytoplankton x virus x environnement pour différentes conditions de salinité et de concentrations en phosphate. La tache 3 permettra la caractérisation du lien phénotype x génotype par des analyses d’association (GWAS) entre les ressources génomiques et phénotypiques obtenues. Nous associerons tout d’abord les variants nucléotidiques aux variations d’expression des gènes entre souches (eQTL), puis nous associerons les variants génomiques (nucléotidique et structuraux) aux phénotypes, avec une attention particulières aux cas de changements de susceptibilité phytoplancton-virus en fonction des variables abiotiques. Enfin, la tache 4 sera consacrée à l’intégration de l’espace phénotype x environnement obtenu dans un modèle épidémiologique multi-hôtes multi-virus afin de prédire la dynamique des populations dans les conditions actuelles et futures de salinité et concentration en phosphate.
Les résultats attendus sur l’analyse des ces interactions genomes x phenotype x environnement dans un système biologique original auront des implications en microbiologie, en biologie intégrative des interactions hôtes virus de la molécule à l’écosystème, et en génomique évolutive.