Etude des interactions bactériennes dans la neige du Svalbard et de leur dynamique liée aux acides organiques
Auteur / Autrice : | Benoit Bergk Pinto |
Direction : | Catherine Larose |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Ingénierie du vivant |
Date : | Soutenance le 08/07/2020 |
Etablissement(s) : | Lyon |
Ecole(s) doctorale(s) : | École Doctorale Electronique, Electrotechnique, Automatique (Lyon) |
Partenaire(s) de recherche : | établissement opérateur d'inscription : École Centrale de Lyon (1857-....) |
Laboratoire : Laboratoire AMPERE (Ecully, Rhône) | |
Jury : | Président / Présidente : Graeme W. Nicol |
Examinateurs / Examinatrices : Catherine Larose, Timothy Vogel, Purificación López-García | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Cene Gostinčar, Beat Frey |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Mots clés libres
Résumé
Les interactions positives entre microorganismes ont longtemps été minoritairement étudiées par les microbiologistes. Mais aujourd’hui, la coopération entre bactéries gagne en importance depuis qu’il a été mis en évidence qu’un grand nombre de bactéries sont auxotrophes et nécessitent la présence d’autres microorganismes pour se développer. Ce nouveau domaine d’étude s’est principalement développé grâce à des co-cultures de microorganismes en laboratoire. Dans cette thèse, nous désirions valider certaines prédictions issues de ces études en laboratoire en les testant sur une communauté bactérienne d’un environnement naturel. Nous nous sommes focalisés sur l’impact des acides organiques et avons émis l’hypothèse qu’une augmentation de la concentration en acide organique causerait une augmentation de la compétition entre bactéries tout en diminuant la coopération dans cette communauté bactérienne. Afin de tester cette hypothèse, nous avons d’abord utilisé le séquençage métagénomique afin de détecter les gènes rapportés dans la littérature scientifique comme étant un indice de coopération (plasmides) ou de compétition (gènes de résistance aux antibiotiques) entre bactéries. De plus, nous avons également évalué les interactions bactériennes en construisant des réseaux de co-variance basés sur des données issues du séquençage 16S rRNA. Cette approche hybride fut ensuite appliquée sur une communauté bactérienne de neige arctique. Au cours de notre première étude, réalisée sur une série temporelle de neige, nous avons pu appliquer avec succès notre méthode afin d’étudier l’impact des acides organiques sur les interactions bactériennes dans la neige. Nous avons mis en évidence que les échantillons présentant une concentration plus importante en acides organiques présentaient également un nombre plus important de gènes de résistance aux antibiotiques. Ce résultat supporte l’hypothèse qu’une augmentation de la concentration d’acides organiques dans la neige augmente la compétition entre bactéries. A l’inverse, les échantillons de neige possédant de fortes concentrations d’acides organiques présentaient un plus faible nombre de gènes structuraux de plasmides dans leurs métagénomes. Ceci étaye ainsi l’hypothèse qu’une augmentation de la concentration d’acides organiques dans la neige diminue également la coopération. La comparaison des réseaux de co-variance a conforté cette interprétation. Suite à ces résultats encourageants, nous avons décidé de valider de manière plus minutieuse notre hypothèse en tentant de reproduire nos résultats dans des microcosmes de neiges amendés au moyen d’un des acides organiques majoritairement identifié dans notre précédente étude (acétate). En parallèle, nous avons également développé un pipeline personnalisé pour traiter nos métagénomes en améliorant la fiabilité de l’annotation fonctionnelle des séquences qui ne peuvent pas être assemblées en déduisant une valeur seuil d’annotation suivant sa distribution observée dans les séquences assemblées. En utilisant cette nouvelle méthode d’annotation pour traiter nos métagénomes, nous avons reproduit la même approche hybride pour étudier les interactions bactériennes. Nous avons pu confirmer le fait que l’augmentation de la concentration d’acides organiques augmentait la compétition entre bactéries mais nous n’avons pas observé d’impact significatif sur la coopération qui ne différait pas beaucoup du niveau observé dans les microcosmes contrôles. Nous en avons déduit que la concentration d’acides organique dans la neige affectait principalement la compétition entre bactéries mais n’avait pas ou peu d’effet sur la collaboration dans la communauté bactérienne de la neige arctique. Malgré ces résultats encourageants, le présent travail a également mis en lumière la difficulté de pouvoir interpréter de manière univoque les gènes qui participent aux interactions bactériennes et suggère la mise en place d’une base de données spécialement dédiée à ce type de gènes.