Une taxonomie intégrative pour comprendre les adaptations des alpha-cyanobactéries aux conditions environnementales (CyanoTaxa)

An integrative taxonomy to unravel the links between ecology and evolution in alpha-cyanobacteria, a major component of aquatic microbial communities (CyanoTaxa)

• Auteur / Autrice : Perrine Kergoat
• Direction : Laurence Garczarek, Juliana Silva bernardes
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Inscription en doctorat le 30/09/2024
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de la nature et de l'Homme : évolution et écologie
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire adaptation et diversité en milieu marin
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : ECOlogy of Marine Plankton (ECOMAP)

Mots clés

Mots clés libres

Génomique environnementale

Ecologie fonctionnelle

Ecotypes

Génomique évolutive et comparative

Synechococcus

Bio-informatique

Synechococcus

Bioinformatics

Ecotypes

Evolutionary and comparative genomics

Functional ecology

Environmental genomics

Résumé

Les alpha-cyanobactéries sont les procaryotes photosynthétiques les plus abondants et ubiquistes dans les écosystèmes marins, saumâtres et d'eau douce. Leur succès écologique et la disponibilité de nombreuses souches et (méta)génomes en font des modèles pertinents en écologie microbienne, étudiables à tous les niveaux d'organisation des molécules aux écosystèmes, afin de mieux comprendre l'adaptation des microbes marins aux variations des conditions environnementales, notamment celles induites par le changement global. Cependant, leur longue histoire évolutive, leur absence de spécificité morphologique, leur grande plasticité phénotypique et la forte variabilité génotypique entre lignées ou écotypes proches, ont rendu difficile la définition d'unités taxonomiques écologiquement significatives, qui s'avèrent indispensables pour établir les liens entre diversité génétique, génomique et colonisation de niches écologiques particulières. Dans ce contexte, le premier objectif du projet de thèse CyanoTaxa sera de définir des unités taxonomiques fonctionnelles au sein des alpha-cyanobactéries par une approche polyphasique intégrant phénotype, génotype et habitat, avec un focus particulier sur les taxons non représentés en culture et absent dans les bases de génomes, ainsi que ceux présents dans les eaux côtières et/ou saumâtres, plus particulièrement soumises aux stress anthropiques et relativement peu étudiées jusqu'à présent. Ce nouveau système de classification sera ensuite utilisé afin de mieux comprendre comment les génotypes se sont différenciés fonctionnellement et écologiquement de leurs proches parents en réponse aux variations des facteurs environnementaux. Globalement, le projet CyanoTaxa devrait donc fournir un nouvel éclairage sur les liens entre systématique, fonctions et habitats au sein des alpha-cyanobactéries et ainsi aider à i) mieux comprendre comment les facteurs environnementaux déterminent les processus d'évolution à différentes échelles temporelles (micro vs. macro-evolution), et ii) révéler les spécificités fonctionnelles de chaque taxon et les conséquences sur leur répartition géographique.

Alpha-cyanobacteria are the most abundant and ubiquitous photosynthetic prokaryotes in marine ecosystems. Their ecological success and the availability of many strains and (meta)genomes make them highly pertinent models in microbial ecology, which can be studied at all levels of organization from molecules to ecosystems, in order to better understand the adaptation of marine microbes to variations in environmental conditions, and notably those induced by global change. However, their long evolutionary history, their lack of distinctive morphological characteristics and their high phenotypic and genotypic plasticity have made it difficult to define ecologically significant taxonomic units, which are critical to establish the links between genetic diversity, genomic diversity and colonization of particular ecological niches. In this context, the first objective of the CyanoTaxa project will be to define functional taxonomic units within alpha-cyanobacteria by integrating phenotype, genotype and habitat, with a particular focus on taxa not represented in culture and in genome databases and on those present in coastal and/or brackish waters that are particularly subject to anthropogenic stress, and which have been largely understudied until now. This optimized classification system will then be used to better understand how genotypes differentiated functionally and ecologically from their close relatives in response to variations in environmental factors. Altogether, the CyanoTaxa project should therefore provide new insights into the links between systematics, functions and habitats and thus help us to i) better understand how environmental factors determine evolutionary processes at different temporal scales (micro vs. macro-evolution), and ii) reveal the functional specificities of each taxon and the consequences on their geographic distribution.