Extremophilic viruses from deep sea hydrothermal vents

Virus extrêmophiles issus de sources hydrothermales marines profondes

• Auteur / Autrice : Jie Lyu
• Direction : Claire Geslin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance le 13/05/2022
• 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 : Gwenaelle Le Blay Laliberte
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Claire Geslin, Gwenaelle Le Blay Laliberte, Claire Le Marrec, Mart Krupovic, Anne Godfroy, Min Jin
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Claire Le Marrec, Mart Krupovic

Mots clés

Mots clés contrôlés

Relations hôte-virus

Écologie des bouches hydrothermales

Microorganismes des milieux extrêmes

Mots clés libres

Source hydrothermale océanique profonde

Interactions virus-hôtes

Bactérie

Archée

Culture continue

Deep-sea hydrothermal vent

Virus-hosts interactions

Bacteria

Archaea

Continuous culture

Résumé

On estime que les virus sont plus abondants que les procaryotes dans les écosystèmes hydrothermaux marins profonds. Ces virus jouent un rôle essentiel dans les cycles biogéochimiques et contribuent à l'évolution et à l'adaptation de leurs hôtes cellulaires. Cependant, la diversité virale, la nature des interactions virus-hôtes et leurs rôles fonctionnels dans ces environnements marins extrêmes sont peu connus. À ce jour, seuls 12 virus ont été isolés et caractérisés de ces environnements hydrothermaux océaniques profonds, dont 3 archéovirus et 9 bactériovirus. Pour mieux comprendre les relations virus-hôtes et l'influence des virus sur le compartiment microbien dans ces environnements marins extrêmes, nous avons suivi les cycles viraux dans des conditions environnementales variables. Dans un bioréacteur, en culture continue, nous avons étudié une communauté microbienne simple, composée d'une bactérie, d'une archée et leurs virus. MPV1 infecte Marinitoga piezophila, une bactérie thermophile, anaérobie et piézophile, et le virus « TTLV1 » infecte Thermococcus thioreducens une archée hyperthermophile,anaérobie. Sous différents changements de paramètres (variations de températures, carence en soufre et en source carbonée), l'abondance des hôtes et des virus a été suivie par cytométrie de flux, combinée à une analyse par qPCR ciblant le gène de l'ARNr 16S, un gène viral de la MCP (protéine majeure de la capside) et un gène hypothétique de plasmide bactérien. Nous avons voulu explorer les éventuels effets en cascade causés par de potentiels changements dans les stratégies virales en réponse aux facteurs de stress rencontrés naturellement dans les environnements hydrothermaux marins. Ces interactions virus-hôtes peuvent impliquer un transfert horizontal de gènes et se traduire par une meilleure adaptabilité des hôtes à leur environnement. L'importance de l'interaction entre les virus et les vésicules membranaires est également abordée dans cette thèse.

Viruses are estimated to be more abundant than prokaryotes in deep-sea hydrothermal ecosystems. Viruses are known to play essential rôles in biogeochemical cycles and contribute to the evolution and adaptation of their cellular hosts. However, little is known about viral diversity, the nature of virus-host interactions and their functional rôles in these extreme marine environments. To date, only 12 viruses have been isolated and characterized from deep-sea hydrothermal vents, including 3archaeoviruses and 9 bacterioviruses.To better understand virus-host relationships and the influence of viruses on the microbial compartment in these extreme marine environments, we monitored viral cycles under varyingenvironmental conditions.In a bioreactor, in continuous culture, we studied a simple microbial community, composed of a bacterium, an archaeon and their viruses. MPV1 infects Marinitoga piezophila, a thermophilic, anaerobie and piezophilic bacterium, and the virus “TTLV1” infects Thermococcus thioreducens a hyperthermophilic, anaerobie archaeon. Under different parameter changes (temperaturevariations, sulfur and carbon source starvations), host and virus abundances were monitored by flow cytometry, combined with qPCR analysis targeting the 16S rRNA gene, a viral MCP (major capsid protein) gene and a hypothetical bacterial plasmid gene.We aimed to explore possible cascade effects caused by potential changes in viral strategies in response to stressors naturally encountered in marine hydrothermal environments.These virus-host interactions may involve horizontal gene transfer and resuit in enhanced host adaptability to their environment.The importance of the interaction between viruses and membrane vesicles is also addressed in this thesis.