Les communautés d'Actinobacteries dans les environnementaux naturels et anthropisés

Actinobacteria communities in natural and anthropogenic environments

• Auteur / Autrice : Andrea Faitova
• Direction : Verónica Rodriguez-Nava, Marketa Mareckova
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 12/02/2021
• Etablissement(s) : Lyon en cotutelle avec Univerzita Karlova (Prague)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Evolution Ecosystèmes Microbiologie Modélisation
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Écologie Microbienne Lyon
• Jury : Président / Présidente : Adam Petrusek
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Verónica Rodriguez-Nava, Marketa Mareckova, Valme Jurado, Martina Kyselková, Thierry Heulin, Yvan Moënne-Loccoz, David Storch
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Valme Jurado, Martina Kyselková

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nature -- Effets de l'homme

Écologie microbienne

Grottes

Actinobactéries

Mots clés libres

Actinobactéries

Grottes

Décomposition

Changement climatique

Anthropisation

Marqueur hsp65

Champignons

Actinobacteria

Caves

Decomposition

Climate change

Anthropization

Hsp65 marker

Fungi

Résumé

Les actinobactéries sont un groupe bactérien important participant dans plusieurs processus écosystémiques comme la décomposition de composés organiques. Les actinobactéries possèdent des nombreuses capacités leur permettant de survivre dans des conditions difficiles comme celles retrouvées dans des habitats oligotrophes tels que les lacs, déserts, parois des grottes ou la litière végétale récalcitrante du sol où les actinobactéries dominent. Bien que certains facteurs biotiques et abiotiques ont été reconnus comme modulateurs de l'incidence des actinobactéries dans ces écosystèmes, l'influence des conditions changeantes provoquées par la pression anthropique sur leurs communautés reste inconnue. L´objectif principal de cette thèse est donc de déterminer des différences dans les communautés d’actinobactéries sous l’influence anthropique directe (visiteurs humains modifiant le microenvironnement des grottes, partie 1) et indirecte (facteurs liées à des changements climatiques : précipitations ou qualité de la litière végétale, partie 2) dans deux habitats : litière végétale du sol et parois des grottes, où les actinobactéries jouent un rôle important et prédominent. Dans une première partie de la thèse, nous avons suivi les communautés d´actinobactéries dans des parois de grottes calcaires françaises affectées différemment par l´homme (grottes vierges ou anthropisées). Pour la détection d´espèces potentiellement pathogènes ou productrices de pigments à partir d´ADN environnemental (Illumina MiSeq), nous avons utilisé le marqueur moléculaire hsp65 spécifique pour le genre Actinobacteria. Une attention particulière a été portée á la grotte de Lascaux, abritant des peintures paléolithiques et étant une des plus affectées d’un point de vue anthropique. Une comparaison au niveau de plusieurs salles affectées de façon différente par l’intervention humaine ainsi qu´entre zones des mêmes salles avec des marques visuelles d´origine microbienne sur les peintures murales a été faite dans cette grotte (article I). Dans la deuxième partie, nous avons surveillé les communautés d’actinobactéries de la litière végétale au cours d´un processus de décomposition sous conditions modifiées prévues (précipitation modifiée (article IV), différents types, qualités et origines de litière, (articles II, III, IV) dans différentes forêts (chêne méditerranéen et pin (article IV)), épicéa de montagne et hêtre (article III), forêt tempérée de hêtre (article II) et prairie (article II)). Nos résultats montrent que les communautés d’actinobactéries étaient fortement dépendantes du statut anthropisé/vierge des grottes (partie 1) ainsi que des changements climatiques et de qualité des litières pendant la décomposition (partie 2). Dans les grottes (partie 1), la structure des communautés d’actinobactéries a indiqué des perturbations anthropiques, où des taxons typiques d’environnements vierges ou anthropiques comprenant des espèces potentiellement pathogènes (identifiées selon le marqueur hsp65) ont été trouvés ayant un rapport avec l’anthropisation (article I). Lors de la décomposition (partie 2), nous avons constaté que les actinobactéries i) étaient affectées par le type de litière quel que soit son origine, mais leur dominance sur de la litière récalcitrante n´a pas entraîné une décomposition plus rapide (articles II, III, IV), ii) n´étaient pas directement affectés par les conditions climatiques (article III, IV) mais plutôt spécifiques au site (articles II, III, IV) avec du potentiel pour dominer dans des forêts de conifères introduites (articles III, IV), et iii) étaient influencées par des conditions différentes à celles des champignons (articles II, III, IV). Dans l´ensemble, les actinobactéries répondent principalement aux changements anthropiques au niveau de communautés ou d’espèces et sont capables de s 'adapter á ces changements conduisant á leur persistance dans les écosystèmes.

Actinobacteria are important bacterial group participating in various ecosystem processes particularly in the decomposition of complex organic compounds. Their abilities enable them to surviving in harsh conditions of oligotrophic habitats like lakes, deserts, cave walls or recalcitrant and resistant litter in soil, where Actinobacteria often dominate. Although certain biotic and abiotic factors were recognized to modulate Actinobacteria incidence in such habitats, the influence of anthropogenic pressure on their communities is scarcely known. The main objective of this thesis is therefore to determine differences of Actinobacteria communities under the direct (the human visitors changing microenvironment of caves, part 1) and indirect (climate change factors like altered precipitation or plant litter quality, part 2) anthropogenic influence in two habitats, plant litter in soil and cave walls, where Actinobacteria play important roles and dominate. In a first part of the thesis we monitored Actinobacteria communities in French limestone caves walls differently affected by humans (pristine versus anthropized caves). For identification of important species like potential pathogens or pigments producing Actinobacteria using amplicon sequencing of environmental DNA (Illumina MiSeq), we firstly used a molecular marker gene hsp65 coding for heat shock protein specific for Actinobacteria. Special attention was payed to anthropogenically most affected Lascaux Cave with Paleolithic paintings. There, a comparison of different rooms differently affected by a human-derived intervention as well as between visual dark marks and unmarked areas on the wall paintings were compared (paper I). In the second part, we monitored litter Actinobacteria communities during a decomposition process under manipulated precipitation (paper IV), on different litter type, quality and origin (papers II, III, IV) in different forests including Mediterranean oak and pine forests (paper IV), mountainous spruce and beech forests (paper III), a beech temperate forest (paper II)) and also one grassland (paper II). Our results show that Actinobacteria communities were strongly dependent to anthropized/pristine status of caves (Part 1) as well as climatic and litter quality changes during the decomposition (Part 2). In caves (Part 1), Actinobacteria community structure indicated the anthropogenic disturbance, because typical pristine and anthropogenic taxa identified according to the hsp65 marker were recovered in relation to an anthropization status (paper I). During decomposition (part 2), we found that Actinobacteria were i) affected by litter type regardless its origin but their dominance on recalcitrant litter type did not result in faster decomposition (papers II, III, IV), ii) not directly affected by climatic conditions (paper III, IV) but were site-specific (papers II, III, IV) with a potential to dominate introduced coniferous forests (papers III, IV), and iii) in decomposition process had opposite strategies to fungi, since were influenced by different conditions than fungi (papers II, III, IV). Overall, Actinobacteria respond to anthropogenic pressure on a community and species level and are also able to adapt to harsh conditions and thus, these changes leading to Actinobacteria persistence in ecosystems.