Biofilm périphytique sur galet  © Bernard Motte (INRAE/Riverly)
MICROBIOMIQ - Projet exploratoire 2022 / 2024

Approches multi-omiques pour la caractérisation du lien entre biodiversité structurelle et l’activité microbienne dans l’évolution naturelle du périphyton. - MICROBIOMIQ

Les communautés microbiennes périphytiques aquatiques sont des assemblages complexes de micro-organismes (algues, bactéries, champignons, cyanobactéries, protozoaires) qui constituent des biofilms plus ou moins attachés à des surfaces immergées (inertes ou vivantes) dans la plupart des écosystèmes aquatiques. Ces communautés jouent un rôle majeur dans le fonctionnement des écosystèmes et le maintien des services écosystémiques (e.g. production primaire, cycles biogéochimiques).

Biofilm périphytique sur galet  © Bernard Motte (INRAE/Riverly)

Approches multi-omiques pour la caractérisation du lien entre biodiversité structurelle et l’activité microbienne en réponse au stress chimique au sein de communautés périphytiques

Dans le contexte des changements globaux, un des enjeux majeurs pour la santé environnementale et humaine est de mieux comprendre la réponse de ces communautés à ces multiples pressions en termes d’acclimatation, d’adaptation et de résilience afin de pouvoir préserver les fonctions/services écosystémiques associés. En particulier, face à la contamination chimique de ces écosystèmes, l’un des défis actuels est d’arriver à déterminer comment les fluctuations « naturelles » de la biodiversité structurelle et le fonctionnement microbien liées aux conditions environnementales modulent la réponse au stress chimique de ces communautés.

Les nouvelles méthodes d’analyse dites « omiques » et leur combinaison ouvrent de nouvelles perspectives en éco(toxico)logie microbienne pour répondre à ces déficits de connaissance. Les « omiques » comprennent par exemple :

  • la métagénomique non ciblée qui permet d’explorer de manière simultanée la diversité en espèces d’une communauté et son potentiel fonctionnel (i.e. réservoir de gènes) ;
  • la méta-métabolomique « non-ciblée » qui permet de donner une vision globale de l’activité microbienne en réponse à l’environnement (elle analyse tous les produits intermédiaires produits dans un échantillon biologique)

MICROBIOMIQ a pour objectif de mieux comprendre le lien entre l’activité microbienne (i.e. métabolome), la biodiversité structurelle (diversité des espèces et des gènes) et la sensibilité au stress chimique de biofilms périphytiques en lien avec les changements « naturels » dans la composition et le fonctionnement de ces communautés dépendantes des conditions environnementales. En mettant en œuvre une approche combinant métagénomique et méta-métabolomique sur ces biofilms le projet se focalisera sur la modulation de la photosynthèse qui est une fonction clef portée par ces communautés et qui est fortement impliquée dans les cycles biogéochimiques et la production primaire.

Ses résultats permettront de mieux comprendre les mécanismes adaptatifs (e.g. plasticité phénotypique) dans la sensibilité des fonctions écosystémiques (i.e. photosynthèse) à la contamination chimique et leur séquence temporelle. Les données collectées dans ce projet pourraient ultérieurement aider au développement d’outils de gestion dans le cadre de la bio-surveillance de la qualité des eaux.

Démarches

MICROBIOMIQ couplera des investigations in situ et des expérimentations au laboratoire basées sur une approche pluri-disciplinaire combinant la métagénomique, la méta-métabolomique, la mesure d’activité photosynthétique et la caractérisation physico-chimique des milieux. La combinaison de ces méthodes permettra d’appréhender de manière novatrice et précise les interrelations entre les changements dans les facteurs environnementaux, la diversité taxonomique, l’activité microbienne et la fonction photosynthétique ainsi que leur sensibilité à la pression chimique en conditions naturelles et contrôlées, en s’appuyant sur des approches bio-informatiques.

Participants

Structures INRAE

 

Contacts - coordination :

Voir aussi

La présentation des premiers résultats et le diaporama à télécharger (webinaire4_MICROBIOMIQ)