Etudes des interactions entre virus et hôtes archéens hydrothermaux hyperthermophiles

Studies of interactions between viruses and hyperthermophilic hydrothermal archaeal hosts

• Auteur / Autrice : Sarah Thiroux
• Direction : Claire Geslin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance le 16/12/2019
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer et du littoral (Plouzané)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de microbiologie des environnements extrêmes (Plouzané, Finistère)
• Jury : Président / Présidente : Christopher Payan
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Claire Geslin, Christopher Payan, Paulo Tavares, Jacques Oberto, Aurore Gorlas, Ariane Bize, Patrick Forterre
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Paulo Tavares, Jacques Oberto

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écologie des bouches hydrothermales

Relations hôte-virus

Archéobactéries

Mots clés libres

Virus

Archaea

Hyperthermophile

Méthanogène

Thermococcales

Sources Hydrothermales

Virus

Archaea

Hyperthermophilic

Methanogen

Thermococcales

Hydrothermal vents

Résumé

Malgré l’importance des virus dans la diversité, l’adaptation et l’évolution des communautés microbiennes, la virosphère des sources hydrothermales océaniques, reste peu caractérisée.Seulement 10 virus, dont 8 bacteriovirus et 2 virus d’archées, ont été décrits à ce jour. C’est dans ce contexte que ce travail de thèse s’inscrit avec pour objectif de caractériser des archaeovirus isolés de la composante microbienne abyssale. Les études ont porté sur des virus de méthanogènes, des producteurs primaires abondants dans ces environnements hydrothermaux. MFV1, premier virus tête-queue hyperthermophile décrit, a été isolé de Methanocaldococcus fervens une méthanogènehyperthermophile issue de sédiments marins profonds. Une caractérisation fonctionnelle et génomique de ce nouveau siphovirus a été conduite.Le caractère infectieux des virions a été démontré sur des Methanocaldococcus. Le plasmide pMEFER01, porté par M. fervens, peut également être empaqueté dans les capsides virales. L’étude d’autres virus de méthanogènes hyperthermophiles hydrothermales a été amorcée. M. vulcanius produit des virions tête-queue tandis que ceux isolés de M.jannaschii ont une morphologie particulière (tigeboucles).En parallèle, l’étude d’un virus en forme de citron, infectant Thermococcus thioreducens, a permis de s’intéresser à un autre ordre archéen, bien représenté au sein des systèmes hydrothermaux marins. De façon surprenante, ce virus semble capable d’infecter des méthanogènes. La mise en évidence de nouveaux systèmes hôtes-virus mais également d’interactions avec différents éléments génétiques mobiles (plasmides, vésicules) a permis d’élargir les connaissances sur le mobilome abyssal.

Despite the importance of viruses in the diversity, adaptation, and evolution of microbial communities, the virosphere of deep-sea hydrothermal vents remains poorly characterized. To date, only 10 viruses isolated from deep sea hydrothermal vents, including 8 bacterial viruses and 2 archaeal viruses, have been described. In this context, this thesis work focused on gaining insights into the viral interactions with deep-sea autotrophic archaeal component. We aimed to characterize viruses of methanogens, which are abundant primary producers in these hydrothermal environments. MFV1, the first hyperthermophilic head-tail virus described, was isolated from Methanocaldococcus fervens, a hyperthermophilic methanogen from hydrothermal sediments. A functional and genomic characterization of this new siphovirus was conducted.The infectivity of MFV1 was demonstrated on Methanocaldococcus species. The plasmid pMEFER01, carried by M. fervens, can also be packaged in viral capsids. The study of other viruses of hyperthermophilic and hydrothermal methanogens was initiated. M. vulcanius produced head-tailed virions whereas those isolated from M. jannaschii had a particular morphology (stem-loops). In parallel, the study of a lemon-shaped virus, infecting Thermococcus thioreducens, permits to take an interest on another archaeal order, which is wellrepresented in marine hydrothermal systems.Surprisingly, this virus seemed capable of infecting hyperthermophilic methanogens. The characterization of new host-virus systems but also of interactions with different mobile genetic elements (plasmids, vesicles) expanding knowledge about the abyssal mobilome.