Approches physiologiques et génomiques d'une archée thermo-piézophile Thermococcus piezophilus

Physiological and genomic approaches of a thermo-piezophile archeon involved in the sulfur cycle

• Auteur / Autrice : Cécile Dalmasso
• Direction : Karine Alain
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance le 09/12/2016
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer (Plouzané, Finistère)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de microbiologie des environnements extrêmes (Plouzané, Finistère)
• Jury : Président / Présidente : Gwenaelle Le Blay Laliberte
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Karine Alain, Gwenaelle Le Blay Laliberte, Gaël Erauso
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Rémy Guyoneaud, Gaël Erauso

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génomique

Physiologie

Euryarchées

Mots clés libres

Thermococcus

Pression hydrostatique

Piézophile

Hyperthermophile

Fosse des Caïmans

Thermococcus

Hydrostatic pressure

Piezophilic

Hyperthermophile

Cayman Trough

Résumé

Suite à la découverte récente des sources hydrothermales les plus profondes de la planète au niveau de laFosse des Caïmans, des échantillons hydrothermaux y ont été prélevés en vue de cultiver des microorganismes de ce site encore peu documenté. Des cultures d’enrichissement ont été réalisées à partir de ces échantillons en vue d’isoler de nouveaux taxons microbiens ayant des métabolismes clés des cycles biogéochimiques du soufre et du carbone ou une physiologie particulière (piézophilie). Parmi les isolats obtenus, il y avait notamment une nouvelle archée hyperthermophile anaérobie sulfo-réductrice, désignée comme CDGST, qui provenait du champ hydrothermal Beebe, à 4964 m de profondeur. Cette souche, affiliée au genre Thermococcus, présentait une certaine plasticité physiologique et se démarquait de ses plus proches parents du point de vue de sa physiologie.Elle a été caractérisée en détails aux niveaux métabolique, physiologique et génomique. Cette souche estpiézophile et possède la plus large gamme de pression de croissance jamais décrite pour un organisme. Elle se développe de manière optimale à 75°C, pH 6,0 et sous une pression hydrostatique de 50 MPa, la pression in situ de son habitat naturel. Elle appartient à une nouvelle espèce qui a été appelée Thermococcus piezophilus sp.nov. Son génome a été séquencé et annoté.La croissance de ce nouvel isolat est efficace de pression atmosphérique jusqu’à au moins 120 MPa, et la souche croît avec plus de difficultés jusqu'à 130 MPa. Aucun autre microorganisme, qu’il soit psychrophile, mésophile ou hyperthermophile ne possède une telle gamme de pression de croissance. Pour cette raison, les mécanismes d’adaptation de cette souche à la pression ont été étudiés par une approche de transcriptomique.Cette souche s’adapte aux variations de pression notamment en modulant sa production et sa conversion d’énergie (transporteurs, hydrogénases, etc.) en fonction de la pression.

Following the recent discovery of the world’s deepest hydrothermal vents at the Cayman Trough, hydrothermal samples were taken for culturing microorganisms of this site still poorly documented. Enrichment cultures were performed using these samples to isolate new microbial taxa having key metabolisms of biogeochemical cycles of carbon and sulfur or a particular physiology (piezophily). Among the isolates, there was a new hyperthermophilic and anaerobic sulfur-reducing archaea, designated as CDGST, originating from the hydrothermal field Beebe, at 4964 m depth. This strain belonged to the Thermococcus genus. It exhibited some physiological plasticity and was distinguishable from its closest relatives from the point of view of its physiology. It has been characterized in great details at metabolic, physiological and genomics levels. This strain is piezophilic and has the broadest range pressure for growth ever described for an organism. It grows optimally at 75°C, pH 6.0 and under a hydrostatic pressure of 50 MPa, the in situ pressure of its natural habitat. It belongs to a new species that was called Thermococcus piezophilus sp. nov. Its genome has been sequenced and annotated.The growth of this new isolate is effective from atmospheric pressure to at least 120 MPa, and the strain grows with more difficulties up to 130 MPa. No other organism, whether psychrophilic, mesophilic or hyperthermophilic has such a range of growth pressure. For this reason, the adaptation mechanisms to pressure of the strain were studied by a transcriptomic approach. This strain adapts to pressure variations, by modulating notably its energy production and energy conversion (carriers, hydrogenases, etc.) depending on the pressure.