Etude des dynamiques spatio-temporelles des interactions entre le microbiote et le métabolome de surface de la macroalgue Taonia atomaria par une approche multi-omiques

Study of the spatio-temporal dynamics of interactions between the surface microbiota and metabolome of the macroalga Taonia atomaria through a multi-omics approach

• Auteur / Autrice : Benoît Paix
• Direction : Gérald Culioli
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ecologie microbienne
• Date : Soutenance le 17/09/2020
• Etablissement(s) : Toulon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mer et Sciences (Toulon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Matériaux Polymères Interfaces Environnement Marin (MAPIEM). EA 4323 (Toulon)
• Jury : Président / Présidente : Christine Ferrier-Pagès
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gérald Culioli, Jean-François Ghiglione, Soizic Prado, Jean-François Briand, Catherine Leblanc, Marion Peirache
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-François Ghiglione, Soizic Prado

Mots clés

Mots clés contrôlés

Holobiontes

Biotechnologie marine

Écologie marine

Algues marines

Microflore

Mots clés libres

Macroalgues

Holobionte

Métabolome

Macroalgue Taonia atomaria

Seaweeds

Holobiont

Microbiota

Metabolome

Résumé

En tant qu’espèces ingénieures de leurs écosystèmes et que producteurs primaires, les macroalgues marines jouent un rôle crucial au sein de leur écosystème. Les interactions chimiques avec leurs microorganismes épiphytes semblent particulièrement essentielles pour leur physiologie. Cependant les relations macroalgues-microbiote et le rôle des paramètres environnementaux dans ces interactions restent encore peu explorées. L’objectif général de la thèse est de comprendre comment varie la structure de la communauté procaryotique épiphyte de l’algue brune Taonia atomaria en lien avec les variations de la production métabolique de surface de l’hôte et quelle est l’influence de l’environnement sur ces variations qui affectent et façonnent ce modèle d’holobionte. Une approche multi-omiques, couplant l’étude des communautés procaryotes épiphytes par metabarcoding et l’étude des métabolites de surface par des analyses optimisées en métabolomique, a ainsi été employée conjointement avec d’autres analyses telle que la cytométrie en flux. Les résultats obtenus ont révélé que la communauté microbienne épiphyte de T. atomaria, lui était spécifique en comparaison avec les communautés de biofilms de substrats rocheux et celles planctoniques, suggérant un rôle possible du métabolome de surface. Entre outre, d’importantes co-variations entre le métabolome et le microbiote à la surface de l’algue ont été observées à différents niveaux, que ce soit à l’échelle du thalle, de la dynamique temporelle ou encore d’un point de vue biogéographique. Certains paramètres environnementaux semblent être particulièrement impliqués dans les interactions au sein de l’holobionte, tels que la température, la contamination en cuivre, mais aussi l’intensité lumineuse. Dans un contexte de Changement Global, ces travaux apportent de nouvelles perspectives permettant de mieux appréhender la dynamique des macroalgues-holobiontes.

As ecosystems engineers and primary producers, marine seaweeds play important roles for other organisms. Chemical interactions with epiphytic microorganisms seem particularly important for their physiology. However, macroalgae-microbiota relationships and the role of environmental parameters remains poorly investigated. The main objective of this PhD thesis was to understand how vary the epiphytic prokaryotic community of the brown alga Taonia atomaria, in relationship with variations of the surface metabolome of the host and what is the influence of the environment on these variations which shape this holobiont model. A multi-omics approach coupling prokaryotic communities studies by metabarcoding and surface metabolites studies by an optimized metabolomics analysis, has been jointly conducted, together with further analyses such as flow cytometry. Studies have thus revealed that the epiphytic microbial community of T. atomaria was specific in comparison with the biofilm communities of rocky substrates, and planktonic ones, suggesting a possible role of the surface metabolome in the structuring of the microbiota. Otherwise, important co-variations between the metabolome and the microbiota at the algal surface were observed at different levels, whether at the thallus or biogeographical scale, or during temporal dynamics. Some environmental parameters seem to be particularly involved in these interactions, such as temperature, copper contamination, but also irradiance. In a context of Global Change, this work provides new perspectives allowing to better understand dynamics of macroalgal-holobionts.