Identification et optimisation de biomarqueurs génétiques au sein d'écosystèmes microbiens complexes à visée applicative en diagnostic environnemental et criminalistique

Identification and optimisation of genetic biomarkers in complex microbial ecosystems for applications in environmental diagnostics and criminalistic

• Auteur / Autrice : Stéphane Sauvagere
• Direction : Luc Malhautier, Christian Siatka
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie Moléculaire, Environnementale et Forensique
• Date : Soutenance le 15/09/2025
• Etablissement(s) : IMT Mines Alès
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Risques et Société
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Sciences des Risques
• Jury : Président / Présidente : Jean-Philippe Lavigne
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Luc Malhautier, Christian Siatka, Catherine Alix-Panabieres, Eric Trably, Anne-Cécile Duc, Sylvain Hubac, Delphine Guillebault
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Catherine Alix-Panabieres, Eric Trably
• DOI : 10.70675/a151708dza204z4b6cz91efzf50f07053a36

Mots clés

Mots clés libres

Métagénomique - NGS

Microbiome - Microbiote

Edition du génome

Biomarqueurs

Microbiologie moléculaire

Science forensique

Metagenomic - Next Generation Sequencing

Microbiome - Microbiote

Genome editing

Biomarkers

Molecular Microbiology

Forensic science

Résumé

A l’ère de défis environnementaux et écologiques majeurs, de challenges en matière d’innovation en diagnostic et thérapeutique pour des applications en santé humaine et santé vétérinaire, la symbiose des disciplines scientifiques deviennent non plus nécessaire mais bien obligatoire. C’est dans ce contexte de mutualisme interdisciplinaire que s’inscrivent ses travaux de recherche abordés de façon atypique.La thématique centrale porte sur l’investigation de la diversité des communautés microbiennes par des méthodes d’analyses moléculaires de types « omics » et par génie génétique. L’originalité et la singularité des travaux consistent en la mise en relation de deux axes de recherches, d’une part, dans un contexte d’étude du microbiote environnemental à des fins de diagnostic environnemental et de valorisation en biotechnologie jaune, et, d’autre part, dans un cadre de « screening » du microbiote humain dans un objectif de détermination d’une empreinte microbienne en criminalistique. Les liens entre ces deux thématiques sont multiples et se déclinent de la manière suivante : i) Un objet d’étude commun : la diversité des microbiotes ; ii) Des technologies d’investigation identiques : métagénomique par séquençage de dernière génération et détermination de biomarqueurs génétiques microbiens fiables et robustes ; iii) Un but commun : dresser un profil de la diversité microbienne dans un échantillon quel que soit le biotope considéré.Ainsi, l’objectif de ce manuscrit est donc d’étudier l’unicité et la diversité d’écosystèmes microbiens complexes, à la fois dans un contexte environnemental et forensique. Ce travail de thèse s’attache à décrire la démarche scientifique mise en oeuvre. Il présente la méthodologie employée en matière de séquençage de dernière génération par l’intermédiaire de la technologie Oxford Nanopore et la démarche de génie génétique en utilisant l’outil CRISPR. Sur la base des résultats obtenus, il propose des recommandations pour améliorer la compréhension des écosystèmes microbiens et maintenir le service rendu par ces systèmes

In an era of major environmental and ecological challenges, and of innovation in diagnostics and therapeutics for applications in human and veterinary health, the symbiosis of scientific disciplines is becoming not just necessary but essential. It is against this backdrop of interdisciplinary mutualism that his research work, approached in an atypical manner, takes place.The central theme is the investigation of the diversity of microbial communities using omics-type molecular analysis methods and genetic engineering. The originality and uniqueness of this work lies in the combination of two lines of research: on the one hand, the study of the environmental microbiome for the purposes of environmental diagnosis and enhancement in yellow biotechnology, and, on the other hand, the screening of the human microbiota with a view to determining a microbial fingerprint for forensic purposes. There are many links between these two themes, as follows: i) a common subject of study: the diversity of microbiomes; ii) identical investigation technologies: metagenomics using latest-generation sequencing and the determination of reliable and robust microbial genetic biomarkers; iii) a common goal: to draw up a profile of microbial diversity in a sample, whatever the biotope under consideration.The aim of this manuscript is therefore to study the uniqueness and diversity of complex microbial ecosystems, both in an environmental and forensic context. This thesis describes the scientific approach used. It presents the methodology employed in terms of latest-generation sequencing using Oxford Nanopore technology and the genetic engineering approach using the CRISPR tool. On the basis of the results obtained, it proposes recommendations for improving our understanding of microbial ecosystems and maintaining the service provided by these systems.