Projet ANR-06-BLAN-0088 – EUMETATOX : The metatranscriptome of eukaryotic microorganisms in heavy-metal polluted soils
Programme : Programme blanc (BLANC) 2006
Année de financement : 2006
Coordinateur du projet : CNRS DELEGATION REGIONALE RHONE AUVERGNE (CNRS DELEGATION REGIONALE RHONE AUVERGNE)
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique; Université de Lorraine
Montant : 300000.0 euros
Date de début : 2006
Durée : 36 mois
Résumé : 1- contexte scientifique et objectifs du projet Les sols sont soumis à des pressions anthropiques durables telles que des pollutions par des métaux lourds. Ces environnements "hostiles" sont colonisés par des communautés de microorganismes procaryotes et eucaryotes qui ont développé différentes adaptations physiologiques / génétiques leur permettant de résister aux contaminants. L'objectif du projet est d'analyser la diversité de ces adaptations au sein d'une communauté de "microorganismes" eucaryotes (incluant aussi bien les microorganismes sensu stricto: champignons, "protistes" que des éléments de la microfaune: nématodes, micro-annélides, micro-arthropodes...). Ce projet se différencie des études traditionnelles d'écotoxicologie (généralement focalisées sur un organisme modèle élevé ou cultivé en conditions contrôlées au laboratoire) car il vise à étudier l'ensemble des mécanismes mis en oeuvre in situ, dans le sol, par une communauté complexe d'organismes, qu'ils soient cultivables ou pas en laboratoire. L'objectif est de caractériser la diversité des gènes susceptibles de conférer une résistance aux métaux lourds exprimés par les différents microorganismes colonisant un sol pollué (par du zinc et du cadmium) et de les comparer aux gènes exprimés par les microorganismes colonisant un sol témoin non pollué. Cette analyse nous permettra de répondre à quelques-unes des questions suivantes: - Quelle est la diversité des mécanismes de résistance mis en œuvre au sein d'une communauté colonisant un sol pollué; existe-t-il des spécificités propres à certains groupes taxonomiques ? - Les mécanismes mis en œuvre sont-ils spécifiques des métaux présents dans ces sites ? - Une capacité à résister aux métaux préexiste-t-elle dans les sols non contaminés; quels sont les mécanismes prépondérants ? - Quelles sont les bases d'une résistance durable aux métaux développée dans un sol pollué de façon chronique depuis de nombreuses années par rapport à une résistance constitutive exprimée dans des sols non pollués? 2- description du projet, méthodologie Ce projet met en œuvre une approche expérimentale innovante basée sur l'étude du métatranscriptome, c'est à dire de l'ensemble des gènes exprimés par les différents microorganismes eucaryotes présents au sein d'un même échantillon environnemental. Le site d'étude choisi, situé en Belgique à proximité d'une ancienne fonderie de zinc, a reçu pendant plus de 70 ans de fortes quantités de Zn et de cadmium. Pour cela les ARN de l'ensemble des microorganismes sont extraits directement d'échantillons de sol et les ARN messagers polyadénylés eucaryotes sont convertis en ADN complémentaires clonés dans un vecteur d'expression de levure. Les gènes d'intérêt seront recherchés au sein des banques d'ADNc par complémentation fonctionnelle de différents mutants de levure (Saccharomyces cerevisiae) sensibles aux métaux lourds. Une caractérisation aussi bien in silico qu'expérimentale des gènes clonés sera réalisée. Celle-ci permettra de déterminer le spectre des résistances conférées par ces gènes ainsi que la localisation sub-cellulaire des protéines codées, notamment dans le cas de transporteurs permettant l'efflux du métal toxique à l'extérieur de la cellule ou au contraire sa séquestration dans un compartiment sub-cellulaire. Cette nouvelle stratégie expérimentale, qui va des ARN du sol au gène fonctionnel dans la levure a récemment été maîtrisée au sein du laboratoire du coordinateur. 3- résultats attendus Sur un plan fondamental, l'approche métatranscriptomique donne accès à l'ensemble des activités exprimées par les différents microorganismes, qu'ils soient cultivables ou pas, présents au sein d'un écosystème complexe. Cette approche d'écophysiologie moléculaire permettra d'obtenir une vision globale du fonctionnement de cet écosystème. Cette approche présente ainsi un intérêt appliqué pour la recherche de nouveaux biocatalyseurs et molécules actives dont certains ne peuvent être obtenus par des méthod