Etudes des bases génétiques de l'adaptation aux conditions extrêmes, de l'écosystème à la cellule
Recherche des mécanismes moléculaires de l'adaptation in situ des archées nanométriques
l'existence, l'ubiquité et l'abondance d'organismes de taille nanométrique, appelés nanoorganismes, dans tous les écosystèmes naturels de la Terre, y compris les microbiomes humains et animaux. La formidable diversité et les radiations massives de deux nanoorganismes ont été mises en évidence à l'aide d'outils génomiques : parmi les bactéries, le Candidate Phyla Radiation (CPR) et les archées (superphylum DPANN, acronyme du premier phyla inclus). Cependant, très peu de représentants cultivés sont disponibles à ce jour. Cette fraction nanométrique représente 50 % de la biomasse terrestre et comprend des micro-organismes cellulaires de petite taille (<0,1µm) associés à des génomes réduits (environ 1Mb).
L'équipe s'est concentrée sur les Archaea nanométriques, en particulier un phylum du superphylum DPANN, les Woesearchaeota, dans le but de comprendre quelles sont les bases de leur succès écologique dans des environnements extrêmes. Pour atteindre cet objectif, nous bénéficions d'un écosystème naturel, le lac Dziani Dzaha (Mayotte), où les Woesearchaeota prédominent dans les assemblages d'archées. Le défi reste de déchiffrer l'écologie des Woesearchaeota en l'absence de représentant cultivé. Nous avons profité de l'expansion des outils génomiques, en particulier de la métagénomique résolue par le génome couplée à la phylogénomique et à la métatranscriptomique, pour (1) identifier des populations de Woesearchaeota très diversifiées et définir de nouveaux clades halophiles, (2) révéler la présence d'écotypes distincts de Woesearchaeota, (2) révéler la présence d'écotypes distincts de Woesearchaeota, avec des schémas transcriptionnels différents, des modes de vie et des stratégies écologiques contrastés, en fonction des conditions de l'environnement et de l'hôte et (3) montrer une activité fermentaire, avec l'acétate et le lactate comme produits finaux, et des processus cellulaires actifs, favorisant de fortes interactions avec d'autres membres de la communauté
Les archées nanométriques, un modèle pour de nouvelles interactions inter-domaines ?
L'une des raisons qui pourrait expliquer le succès écologique des Woesearchaeota, en particulier dans le lac Dziani Dzaha, pourrait reposer sur leur mode de vie qui pourrait être une combinaison de stades de vie libre et de stades symbiotiques. Cependant, les modes de vie des archées DPANN restent flous et ne peuvent être extrapolés à partir des quelques co-cultures disponibles, car le spectre pourrait aller du mutualisme au parasitisme. L'équipe vise à identifier les partenaires microbiens des archées DPANN et les bases moléculaires des interactions microbiennes. Des preuves moléculaires, basées sur des données méta-omiques, suggèrent que le partenaire de Woesearchaeota dans le lac Dziani Dzaha pourrait être une microalgue verte, ce qui constituerait la première interaction interdomaine signalée pour les archées DPANN. Pour évaluer cette hypothèse, une approche réductionniste, basée sur la culture de Woesearchaeota et de son hôte, est actuellement en cours dans l'équipe, pour une meilleure caractérisation des interactions de Woesearchaeota.