(Méta)génomique et physiologie de procaryotes thermophiles méconnus de sources hydrothermales volcaniques impliqués dans les cycles du soufre et du fer.

Type de poste
Niveau d'étude minimal
Dates
Durée du poste
Contrat renouvelable
Contrat non renouvelable
Date de prise de fonction
Date de fin de validité de l'annonce
Localisation
Nom de la structure d'accueil
Adresse

163 avenue de Luminy
Oceanomed
13288 Marseille 9
France

Contacts
Gaël ERAUSO
Email du/des contacts
gael.erauso@mio.osupytheas.fr
Description

Important: Cette thèse sera présentée au concours de l’Ecole Doctorale des Sciences de l’Environnement d’Aix-Marseille Université. Le dossier de candidature devra être déposé pour le 18 juin au plus tard pour une audition les 3-4 juillet. Pour postuler, envoyez CV détaillé, lettre de motivation et les notes/classement du master 2 (au moins pour le S1).
Contexte du projet
Les microorganismes thermophiles ou hyperthermophiles tels ceux isolés de sources hydrothermales volcaniques sont d'un intérêt scientifique considérable pour : i) leurs adaptations moléculaires aux conditions physico-chimiques qui dénaturent les protéines ou les acides nucléiques de toutes les autres formes de vie ; ii) l'étude de l'évolution et de l'origine de la vie sur Terre. La majorité d'entre eux, identifiée indirectement par des approches moléculaires, constitue une "matière noire"[1] car on ignore leurs fonctions biologiques. Ces incultivés représentent des pans entiers du nouvel l'arbre du vivant [2](on parle de Super-Phyla et de Radiation Candidate) dont le mode de vie et le métabolisme restent largement méconnus
La thèse proposée s'inscrit dans le cadre d'un projet (financé par le programme X-Life, CNRS MI) intitulé "X-TREMOPHILES" (Coordinateur G. Erauso) qui vise à étudier ces extrêmophiles méconnus dans les sources hydrothermales des îles volcaniques de Vulcano et Panarea (Italie) par une approche pluridisciplinaire intégrée impliquant plusieurs équipes reconnues au plan international: 1. P.Peyret, MEDIS, Clermont (Métagénomique), V. Chavagnac, GET, Toulouse (Géochimie), C. Brochier-Armanet, LBBE, Lyon (Phylogénomique-évolution), et des collaborateurs étrangers : G. Capasso, INGV, Palerme, Italie (Vulcanologie), L. Laurent, SMG, Kazakhstan (modélisation-bioénergétique), R. Price, SoMAS, NY, USA (Géomicrobiologie).
Ce projet a donné lieu à une campagne d’échantillonnage réalisée en juin 2017 sur les îles de Panarea et Vulcano (d’autres campagnes sont prévues). Les données géochimiques des fluides et gaz collectés au niveau de plusieurs points d’émission ont permis de décrire leur nature, leur origine et de modéliser la circulation hydrothermale dans ces systèmes. L’étude de la diversité microbienne de ces sites, réalisée par séquençage d’une partie du gène (région V3-V4) de l’ARNr16S, a révélé une richesse sans précédent en groupes taxonomiques de bactéries et d’archées incultivées dont la distribution est fortement corrélée avec les paramètres physico-chimiques, définissant plusieurs niches ou habitats au sein de ces écosystèmes. La modélisation thermodynamique des principaux métabolismes microbiens in situ a montré que les réactions d’oxydo-réduction des composés soufrés représentent la principale source d’énergie dans ces écosystèmes et révélé le couplage entre les cycles géochimiques du Fe, N, et S [3]. Des cultures ciblant ces types métaboliques cours et visent à enrichir, sinon à isoler, certains des microorganismes extrêmophiles les plus intéressants (originalité métabolique ou phylogénétique) afin de les étudier in vivo. En anticipant les difficultés pour réussir à les cultiver en culture axénique, nous appliquerons la technique de capture (par hybridation) de grands fragments de génomes à partir de l’ADN extrait des consortia microbiens obtenus en culture pour faciliter la reconstruction des génomes individuels des bactéries ou archées extrêmophiles ciblés [4, 5]. Ceci nous permettra de faire le lien entre les fonctions supposées de ces microorganismes et leur identité (phylogénie ARNr 16S).

Missions et objectifs de la thèse
Le ou la doctorant(e) sera chargé d’analyser les données métagénomiques déjà disponibles ou qui seront obtenues en début de thèse grâce à la méthode de capture appliquée aux cultures de consortia microbiens. Cette partie sera réalisée en partenariat avec l'équipe du MEDIS à Clermont à la fois pour la partie capture-séquençage et pour l’analyse bioinformatique. L’objectif principal sera de reconstruire le plus complètement possible les génomes des extrêmophiles ciblés. Ces données (méta)génomiques, complétées par les données physiologiques obtenues par le suivi microbiologique des cultures (analyse des produits du métabolisme, microscopie confocale + FISH) nous permettrons d’élucider la physiologie et le métabolisme des extrêmophiles d’intérêts et de mieux comprendre leur rôle au sein de l’écosystème. Ces données, devraient également nous fournir des informations précieuses pour isoler ces microorganismes en culture axénique. Ceci constitue une étape cruciale pour la validation des hypothèses émises sur leurs fonction.
Cette thèse, située au croisement de plusieurs disciplines bénéficiera des données et de l’appui scientifique des partenaires du projet X-TREMOPHILES dans lequel s’inscrit la thèse. Ce projet et cette thèse sont très ambitieux. Nous anticipons des résultats très originaux et des publications dans des revues scientifiques à fort impact
Profil recherché : Nous recherchons un(e) candidat(e) très motivé(e) ayant une formation en bio-informatique. La connaissance et l'expérience de la biochimie et de la microbiologie sont des avantages mais ne sont pas obligatoires. D'autre part, les candidats ayant une formation en sciences expérimentales connexes (biologie moléculaire, biochimie…) et ayant un penchant pour la bioinformatique sont également les bienvenus. Le candidat doit faire preuve d'ouverture d'esprit et être capable de travailler à l'interface de différentes disciplines
Environnement du stage
Le ou la doctorant(e) sera accueilli(e) dans l’équipe MEB (Microbiologie Environnementale et Biotechnologie) du MIO (Mediterranean Institute of Oceanography) et encadré par le Pr. Gaël Erauso pour la partie génomique et physiologie microbienne. Pour la partie métagénomique-bioinformatique, le candidat bénéficiera du soutien technique du Dr. Fabrice Armougom, Ingénieur de recherche en bioinformatique, responsable de la plateforme OMICs du MIO et qui fait partie intégrante du projet ainsi que du Dr. Magali Lescot experte en métagénomique dans le cadre du projet TARA. Enfin un séjour chez notre collaborateur Pierre Peyret est prévu pour se former spécifiquement à la partie capture-séquençage de génomes et les outils bioinformatiques dédiés.

Références :
1. Rinke, C., Schwientek, P., Sczyrba, A., Ivanova, N.N., Anderson, I.J., Cheng, J.-F., Darling, A., Malfatti, S., Swan, B.K., Gies, E.A., et al. (2013). Insights into the phylogeny and coding potential of microbial dark matter. Nature 499, 431-437.
2. Hug, L.A., Baker, B.J., Anantharaman, K., Brown, C.T., Probst, A.J., Castelle, C.J., Butterfield, C.N., Hernsdorf, A.W., Amano, Y., Ise, K., et al. (2016). A new view of the tree of life. Nature Microbiology 1, 16048.
3. Price, R.E., LaRowe, D.E., Italiano, F., Savov, I., Pichler, T., and Amend, J.P. (2015). Subsurface hydrothermal processes and the bioenergetics of chemolithoautotrophy at the shallow-sea vents off Panarea Island (Italy). Chemical Geology 407-408, 21-45.
4. Gasc, C., and Peyret, P. (2018). Hybridization capture reveals microbial diversity missed using current profiling methods. Microbiome 6, 61.
5. Gasc, C., and Peyret, P. (2017). Revealing large metagenomic regions through long DNA fragment hybridization capture. Microbiome 5, 33.

Equipe adhérente personne morale SFBI
Equipe Non adhérente