Exploitation et exploration de la diversité génétique d’une population naturelle de Streptomyces issue d’un micro-habitat sol

Exploitation and exploration of the genetic diversity of natural population of Streptomyces from a soil micro-habitat

• Auteur / Autrice : Maxime Toussaint
• Direction : Pierre Leblond, Cyril Bontemps
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Écotoxicologie, biodiversité, écosystèmes
• Date : Soutenance le 12/02/2018
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Dynamique des génomes et adaptation microbienne (Vandoeuvre-lès-Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Stéphanie Bury-Moné
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre Leblond, Caroline Rémond, Patrick Billard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Stéphanie Bury-Moné, Caroline Rémond

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bois -- Détérioration

Marqueurs biologiques

Métabolisme -- Génétique

Streptomyces

Sols -- Microbiologie

Mots clés libres

Bactéries du sol

Streptomyces

Micro-habitat

Dégradation du bois

Biosenseur

Diversité génétique et métabolique

Soil bacteria

Streptomyces

Micro-habitat

Wood degradation

Biosensor

Genetic and metabolic diversity

Résumé

Les Streptomyces possédent un large arsenal enzymatique ayant des rôles importants dans le sol. Au cours de cette thèse, nous avons exploré leur diversité génétique, fonctionnelle et écologique à partir de collections provenant de sols forestiers. Ainsi, l’exploration du potentiel cellulolytique et la capacité à détecter des sucres libérés lors de l’attaque du bois par des champignons lignivores a permis de créer un biosenseur dont l’exploitation pourrait constituer un nouvel outil normatif pour la détection de la dégradation du bois. Suite à une approche de génomique comparative réalisée entre des isolats sympatriques, nos résultats ont permis de démontrer que des souches phylogénétiquement très apparentées présentaient de grandes différences en termes de présence/absence de gènes, suggérant une vitesse d’évolution rapide du génome accessoire au sein de la population. Ces gènes, souvent associés à des éléments potentiellement transférables, a souligné un rôle important du transfert horizontal pour la diversification de la population. Par une approche d’écologie réverse, la fonction prédite de certains de ces gènes a également pu être corrélée avec un rôle écologique potentiel. Ainsi, l’un des clusters de gènes variables identifié était impliqué dans la production de métabolites secondaires et pourrait constituer un bien commun pour la population. Nos résultats ont confirmé la grande diversité métabolique des Streptomyces (et leur utilité à des fins appliquées), mais indique également qu’une diversification rapide entre souches proches, aurait un rôle écologique important au niveau des populations naturelles de Streptomyces

Streptomyces are known to possess a large enzymatic arsenal which can have important roles in the soil. During this thesis, we explored their genetic, functional and ecological diversity using collections from forest soils. Thus, the exploration of their cellulolytic potential and their ability to detect complex sugars released by wood during lignivorous fungi attacks has led to the creation of a biosensor whose exploitation could constitute a new normative tool for the detection of the degradation of wood. Subsequent to comparative genomic approach carried out between sympatric isolates, our results also demonstrated that phylogenetically highly related strains exhibited large differences in the presence / absence of genes, suggesting a rapid rate of evolution of the population accessory genome. These genes, often associated with potentially transferable elements, underlined important role of horizontal transfer for population diversification. Using a reverse ecology approach, the predicted function of some of these genes could also be correlated with a potential ecological role. Thus, one of the variable gene clusters identified by genome analysis was involved in the production of secondary metabolites and would constitute a common good for the population. All of our results confirm the wide metabolic diversity of Streptomyces (and their utility for applied purposes), but also indicates that this diversification would be rapid between nearby strains and would have an important ecological role in the natural populations of Streptomyces