Réponses adaptatives des microorganismes eucaryotes du sol aux pollutions métalliques

Adaptative responses of soil eukaryotic micoorganisms to soil metal contaminations

• Auteur / Autrice : Frédéric Lehembre
• Direction : Roland Marmeisse
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Écologie microbienne
• Date : Soutenance le 14/12/2009
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Evolution Ecosystèmes Microbiologie Modélisation (Lyon ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Écologie Microbienne Lyon
• Jury : Président / Présidente : Bruno Combourieu
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Max Mergeay, Roberto Geremia, Télesphore Sime Ngando

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sols -- Pollution par les métaux lourds

Biomolécules actives

Catalyseurs

Métaux lourds

Transcriptome

Sciences naturelles -- Classification

Cellules eucaryotes

Écologie microbienne

Mots clés libres

Microorganismes eucaryotes

Diversité taxinomique

Diversité moléculaire

Métatranscriptome

Métaux lourds

Eukaryotic microorganisms

Taxonomic diversity

Molecular diversity

Metatranscriptome

Heavy metal

Résumé

Les sols pollués par des métaux lourds sont colonisés par des communautés de microorganismes qui ont développé différentes adaptations leur permettant de résister à ces contaminants. Afin d'analyser au niveau moléculaire la diversité de ces adaptations, une approche expérimentale innovante basée sur l'étude du méta transcriptome eucaryote des sols a été utilisée pour comparer les fonctions exprimées au sein d'une communauté de microorganismes eucaryotes colonisant un sol contaminé, anciennement contaminé et non contaminé par des métaux lourds. Les banques d’ADNc eucaryotes construites à partir des ARNm extraits directement de ces sols ont été criblées par séquençage aléatoire de leurs inserts et par complémentation fonctionnelle de mutants de levures sensibles au cadmium.Cette étude a permis d’identifier de nouveaux gènes et de nouveaux mécanismes impliqués dans la résistance au cadmium ainsi qu’un nombre important de nouvelles protéines hypothétiques. Ceci démontre l’intérêt appliqué de cette approche pour la recherche de nouveaux bio catalyseurs et molécules bio actives.En parallèle, la diversité microbienne eucaryote a été révélée et comparée entre les sols par le clonage-séquençage du gène codant la petite sous-unité ribosomique 18S. Cette étude a mis en évidence une diversité inattendue de microorganismes eucaryotes dans ces sols et une analyse phylogénétique a permis de découvrir un nouveau clade de protistes (Rhizaria,Cercozoa).

Heavy metal-polluted soils are colonised by microbial communities which have developed different adaptations that allow them to resist to these pollutants. The objectives of this study were to reveal at the molecular level the diversity of these adaptations. To this aim,we implemented an innovative approach based upon the analysis of soil eukaryotic metatranscriptome to compare resistance mechanisms expressed by eukaryotic microorganisms living in heavy metal contaminated and control non contaminated or formerly-contaminated soils. Eukaryotic cDNA libraries were prepared using mRNA directly extracted from these soils and screened by either systematic sequencing of their inserts or functional complementation of yeast mutants sensitive to cadmium. This study allowed us to characterise novel genes and mechanisms implicated in Cd resistance as well as numerousnovel hypothetical proteins. This study also demonstrates the potential of this experimental approach to look for novel biocatalysts as well as novel bio-active molecules.In addition, eukaryotic molecular diversity was studied by the cloning-sequencing of the gene encoding the 18S ribosomal RNA. This study revealed an unexpected diversity of eukaryotic diversity in the studied soils and allowed us to discover a novel clade of protists(Rhizaria, Cercozoa).