Projet ANR-12-ADAP-0013 – THIOFILM : Rôle des biofilms dans l’adaptation et la variabilité génomique des bactéries du genre Thiomonas, impliqués dans les processus de remédiation naturelle dans les drainages miniers :
Programme : Adaptation - des gènes aux populations.Génétique et biologie de l'adaptation aux stress et aux perturbations (BIOADAPT)
Année de financement : 2012
Coordinateur du projet : Madame Florence PLOETZE (Laboratoire de Génétique Moléculaire, Génomique et Microbiologie - Université de Strasbourg)
Partenaires : Direction des Sciences du Vivant; Plate-Forme de Transcriptome et Epigénome; Génétique Moléculaire, Génomique et Microbiologie
Montant : 311434.0 euros
Date de début : 2012
Durée : 48 mois
Résumé : Rôle des biofilms dans l’adaptation et l'évolution des bactéries ThiomonasCe projet a pour but d’identifier les mécanismes impliqués dans l’apparition de variants au sein de biofilms et qui expliqueraient comment les bactéries du genre Thiomonas évoluent et s’adaptent à leur environnement particulièrement toxique.
Comprendre l'adaptation et l'évolution des bactéries est crucialLes micro-organismes jouent un rôle crucial dans la biosphère, car ils sont impliqués dans les cycles biogéochimiques des éléments nutritifs y compris le recyclage des substances présentes dans les déchets. Les drainages miniers acides (DMA) sont considérés comme des environnements hautement toxiques pour la plupart des êtres vivants, par la présence de nombreux éléments, comme l’arsenic, mais également à cause d’un pH acide, inférieur à 3 dans la plupart des cas. De nombreuses bactéries sont capables de résister à ces environnements extrêmes, et, grâce à ces capacités, colonisent ces DMA. L’état physiologique de ces organismes, et par conséquent leurs capacités métaboliques, dépendent de nombreux facteurs. Aussi, l’analyse de la diversité fonctionnelle au sein d’une communauté et la compréhension des mécanismes d’adaptation d’une communauté aux contraintes environnementales représentent des objectifs majeurs actuellement en écologie microbienne.
Diverses approches génétiques et génomiques seront utilisésLes outils génétiques pour l’étude des bactéries du genre Thiomonas, notamment la mutagénèse aléatoire, sont actuellement développés. Cette approche n’étant pas encore optimisée, il nous semble judicieux d’utiliser principalement des outils (méta)génomiques, déjà développés au sein du laboratoire porteur du projet et qui se sont avérés efficaces pour l’étude de Thiomonas, tout en continuant à essayer de développer les outils génétiques. Cette étude impliquera plusieurs étapes, et l’utilisation de plusieurs approches génomiques, qui permettront d’étudier les variations au niveau de l’expression de gènes (RNA sequencing, protéomique), ou les différences génomiques éventuellement acquises au cours de la formation de biofilm (séquençage de génome par Illumina, séquençage « single cell »).
Résumé de la soumission : La compréhension des capacités d’adaptation des bactéries aux conditions extrêmes, la présence de métaux lourds par exemple, est cruciale pour la gestion d’environnements pollués tels les eaux de drainages miniers acides (DMA) ou de drainages de roches. Des analyses récentes en écologie microbienne ont révélé que des micro-organismes appartenant à la même espèce mais présentant moins de 1% de divergence au niveau des séquences nucléotidiques des gènes codant pour les ARNr 16S (écotypes) coexistent dans de tels écosystèmes. Au niveau fonctionnel, cette microdiversité peut conduire à une grande diversité fonctionnelle puisque ces souches peuvent jouer des rôles distincts. Les bactéries du genre Thiomonas sont trouvées de façon ubiquitaire dans les DMA, comme par exemple dans le Reigous proche de Carnoulès (Gard, France), et jouent un rôle dans la transformation de métaux ou metalloïdes tels que l’arsenic qu’elles sont capables d’oxyder. Dans ces écosystèmes, plusieurs écotypes de Thiomonas ont été isolés suggérant une microdiversité importante au niveau de ce genre bactérien. D’autre part, nous avons montré que le génome de ces bactéries aurait évolué par acquisition d’ilots génomiques, leur conférant des capacités particulières. Récemment, nous avons également montré que ces bactéries sont capables de former des biofilms. Au sein de ces biofilms, l'apparition de cellules variantes ou persistantes, qui présentent des capacités de survie supérieures à celles de la population de départ, a été observée. Les différentes capacités de ces variants pourraient être dues à des différences d’expression de gènes ou à l’acquisition ou la perte d’ilots génomiques, qui pourraient être favorisées au sein du biofilm.Ce projet a pour but d’identifier les mécanismes impliqués dans l’apparition de variants au sein de biofilms et qui expliqueraient comment les bactéries du genre Thiomonas évoluent et s’adaptent à leur environnement particulièrement toxique. Dans ce but, diverses approches seront développées pour étudier le rôle des biofilms dans l’adaptation d’écotypes du genre Thiomonas. En particulier, des approches de génomique comparative (séquençage haut débit) et fonctionnelle (protéomique LC-SRM, RNAseq), de génétique (mutagénèse) et de physiologie seront utilisées par les trois partenaires. Ces travaux permettront de comprendre quels sont les mécanismes d’adaptation de ces bactéries extrêmophiles, et plus généralement quels sont les facteurs qui favorisent l’apparition de variants résistants aux stress et le rôle des biofilms dans ces processus évolutifs.
Résultats : Le projet venant de démarrer, ces informations ne peuvent être renseignées pour le moment
Perspectives : Les résultats seront principalement publiés dans des revues internationales à fort impact et à comité de lecture.
Les résultats obtenus  dans ce projet seront d'un grand intérêt non seulement dans le domaine de l'écologie microbienne, mais aussi dans les domaines de la microbiologie médicale et agro-alimentaire et ou pour le développement d'applications biotechnologiques dans lequel les bactéries sont utilisées à des fins industrielles.
Publications et brevets : Le projet venant de démarrer, ces informations ne peuvent être renseignées pour le moment