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Bactéries à protéorhodopsines dans l’environnement marin – RHOMEO

RHOMEO - Les bactéries à protéorhodopsines dans l’environnement marin

RHOMEO est un projet collaboratif où l’estimation de la diversité et de la dynamique spatio-temporelle des prokaryotes à proteorhodopsine (PCPs) marines sera combinée avec des études physiologiques en photobioréacteurs ciblant des souches isolées.

Objectives

L'objectif global du projet est l’amélioration de la connaissance du rôle des bactéries photohétérotrophes dans le cycle du carbone de la planète. Nous allons, d’une part, évaluer la contribution des bactéries photohétérotrophes dans l'abondance et l’activité du bacterioplanctonet, d’autre part, évaluer l'effet de la lumière dans l'efficacité d'utilisation du carbone par des PCPs.

Séquençage des gènes codant la protéorhodopsine dans des environnements marins par des techniques haut débit de deuxième génération.
Quantification des gènes codant la protéorhodopsine par PCR en temps réel
Approches en chemostats (culutres continue) éclairés (mesure de biomasse et expression génique) pour l'évaluation de l'efficacité de souches modèles à utiliser le carbone

L’étude de la diversité et de l’abondance des bactéries à protéorhodopsine en mer de Beaufort (Océan Arctique) est achevée. Nous avons terminé l’échantillonnage aux deux sites prévus (Manche et Méditerranée) et réalisé un séquençage Illumina des gènes codant les proteorhodopsines (les données sont actuellement en cours d’analyse bioinformatique). Nous avons réalisé des expériences de rendement en carbone avec la souche Photobacterium angustum S14 et montré qu’une augmentation du rendement par la lumière est possible, mais qu’elle est liée à des conditions non optimales et un coefficient de maintenance plus élevé. Un article lié à ces derniers résultats a été soumis pour publication.

Une meilleure compréhension du rôle des bactéries à protéorhodopsine dans l’environnement marin permettra une meilleure modélisation du cycle du carbone en tenant en compte (ou non) de ces organismes et de leurs éventuelles réponses au changement global.

Nous avons rédigé ou soumis trois manuscrits liés aux études de diversité de bactéries à proteorhodopsine dans l’Océan Arctique et à la physiologie de Photobacterium angustum S14. Deux thèses portant sur l’études des bactéries à protéorhodopsine ont été o

Les océans occupent plus de 70% de la surface de notre planète, régulent son climat et soutiennent des ressources biologiques et non biologiques. Présents à une concentration d’un milliard de cellules par litre, les micro-organismes jouent un rôle fondamental dans les cycles biogéochimiques qui façonnent notre planète en recyclant les nutriments et finalement en influençant le climat à une échelle globale. Il a été démontré récemment qu’une forte proportion de ces micro-organismes étaient photohétérotrophes, c’est-à-dire capables d’utiliser la lumière comme complément de leurs besoins énergétiques qui dépendent également d’autres processus et, en particulier, de la respiration du carbone organique. Les bactéries à protéorhodopsine (PR) constituent un groupe de bactéries photohétérotrophes très important. Elles utilisent des pompes à protons lumino-dépendantes pour utiliser la lumière comme source d’énergie. Malgré son importance, le rôle de la photohétérotrophie dans les flux de carbone océanique reste encore pratiquement inconnu.
RHOMEO est un projet collaboratif où l’estimation de la diversité et de la dynamique spatio-temporelle des bactéries à PR marines sera combinée avec des études physiologiques en photobioréacteurs ciblant des souches isolées. Nous utiliserons des techniques moléculaires de pointe pour déterminer la diversité des bactéries contenant des PR à 3 sites contrastés, en Mer Méditerranée, dans la Manche et dans l’océan Arctique.
Les études physiologiques bénéficieront d’une instrumentation (photobioréacteurs) unique, ainsi que de souches microbiennes modèles, pour évaluer les effets de la lumière sur l’efficacité d’utilisation du carbone par des organismes abondants dans l’environnement. Nous identifierons les souches de bactéries à PR pour conduire ces expérimentations physiologiques, et estimerons le rendement de croissance de ces organismes dans différentes conditions de lumière et de qualité de substrats. Ces expérimentations nous conduirons à déterminer la quantité de carbone produite grâce à l’utilisation de l’énergie lumineuse chez les photohétérotrophes, et de la comparer à celle obtenue grâce à la respiration chez des organismes strictement hétérotrophes.
Ces résultats permettront de lier utilisation de sources de carbone spécifiques et physiologie de souches modèles représentatives de l’environnement. La combinaison des expérimentations in situ et des expérimentations physiologiques permettra d’estimer les effets de la lumière sur le métabolisme de ces organismes aux sites échantillonnés. Ces résultats auront un impact très significatif dans la compréhension du cycle du carbone marin, et par conséquent sur la compréhension des prévisions climatiques à long terme. Parmi les autres impacts du projet, il faut aussi noter la formation d’étudiants, la publication de résultats mais aussi l’organisation d’un workshop qui sera programmé à la fin du projet.

Coordinateur du projet

Monsieur Marcelino Suzuki (UNIVERSITE PARIS 6) – suzuki@obs-banyuls.fr

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

CNRS-SBR CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE BRETAGNE ET PAYS- DE-LA-LOIRE
OOB UNIVERSITE PARIS 6

Aide de l'ANR 270 000 euros
Début et durée du projet scientifique : janvier 2012 - 36 Mois

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