Mots-Clés
Biodiversité, génomique, évolution, structure de protéines, écosystèmes marins, interopérabilité.
Description
Notre projet inter-disciplinaire cherche à élucider les relations écologiques, fonctionnelles et évolutives entre la bioluminescence et la photoréception chez les organismes planctoniques. Comment la bioluminescence et la perception de lumière ont-elles co-évolué chez les microorganismes et quels en sont les rôles sur la dynamique des écosystèmes marins ? Nous avons récemment montré que l’émission et la réception de photons pouvaient constituer des éléments de communication chez les unicellulaires. Ces derniers peuvent percevoir et intégrer des signaux lumineux grâce d’une part, à une grande diversité de photorécepteurs protéiques (1) et d’autre part, des systèmes moléculaires capables de traiter ces informations (2). Nous proposons que cette dialectique entre photoréception et bioluminescence constitue un nouveau cadre conceptuel pour comprendre comment les « comportements » individuels et collectifs des microorganismes planctoniques influencent la dynamique des écosystèmes marins dans le cadre du changement climatique. Récemment, une étude (3) vient de conforter nos hypothèses en montrant que certaines diatomées utilisaient des signaux lumineux pour synchroniser leurs comportements. Sachant que ces algues planctoniques ont des conséquences majeures sur les écosystèmes marins, comprendre ces phénomènes est donc un enjeu important en océanologie fondamentale et appliquée aux ressources marines.
Dans notre équipe, nous avons développé depuis plusieurs années au MIO, une approche multidisciplinaire qui réunit la biologie structurale et la métagénonique marine pour étudier les liens entre l’évolution et l’écologie de famille de gènes d’organismes marins (4). Ainsi, nos services web comme Ocean Gene Atlas (5) ont permis de constituer une base de données génomique et environnementale sur l’ensemble des gènes de photorécepteurs et de luciférases de bactéries et eucaryotes marins, à l’échelle planétaire (Tara Oceans). Par ailleurs, lors de la campagne MOOSE-GE (2022) nous avons isolé six nouvelles souches de bactéries bioluminescentes, en mer Méditerranée nord-occidentale. Ces bactéries encore non répertoriées comme étant bioluminescentes sont en cours de séquençage. La partie bioinformatique s’attachera d’une part, à chercher les co-occurrences de photorécepteurs et de luciférases dans les génomes et métagénomes d’organismes planctoniques dans les banques publiques (data-mining) et d’autre part, à analyser leurs distributions dans les différents écosystèmes marins. Les séquences de génomes des nouvelles souches de bactéries bioluminescentes seront analysées afin d’identifier les gènes responsables de l’émission de lumière et de comprendre la relation entre bioluminescence et photoréception chez ces organismes. Un nouveau catalogue contenant toutes ces données sera produit pour faire partie de la plateforme de service web du laboratoire (https://tara-oceans.mio.osupytheas.fr).
Références
1. Timsit, Y., Lescot., M., Valiadi, M., Not. F. Bioluminescence and photoreception in unicellular organisms: Light-signalling in a bio-communication perspective Int J.Mol.Sci.2021,22,11311. https:// doi.org/10.3390/ijms222111311
2. Timsit. Y., Sergeant-Perthuis, G.. Towards the idea of molecular brains Int. J. Mol. Sci. 2021, 22(21), 11868; https://doi.org/10.3390/ijms222111868
3. Font-Munoz, J., Sourisseau, M., Cohen-Sanchez, A., Tuval, I., et Basterretxea, G . (2021). Pelagic diatoms communicate through synchronized beacon natural fluorescence signaling.Sci.Adv.7, eabj5230
4. Vannier, T., Hingamp, P., Turrel, F., Tanet, L., Lescot, M. and Timsit, Y. (2020). NAR&genomics&and&Bioinformatics 2, doi: 10.1093/nargab/lqaa018
5. Vernette, C., Lecubin, J., Sánchez, P., Tara Oceans Coordinators, Sunagawa, S., Delmont, T.O., Acinas, S.G., Pelletier, E., Hingamp, P. and Lescot, M. (2022). The Ocean Gene Atlas v2.0: online exploration of the biogeography and phylogeny of plankton genes. Nucleic Acids Res., 50, W516–W526.
Profil du candidat recherché
Ce stage s’adresse aux étudiants ayant suivi un parcours en génomique ou informatique avec un très grand intérêt pour la résolution de problèmes d’interopérabilité de données pour résoudre des problématiques océanographiques.
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Expérience en scripting Linux bash
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Compétence dans des langages tels que Python, Perl et/ou R
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Expérience en utilisation de logiciel de gestion de versions (git) et démarche FAIR.
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Une expérience dans les outils de conteneurisation comme Docker serait un avantage
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Connaissance en Machine Learning / Deep Learning / IA
Travail en collaborations avec d'autres chercheurs
Fabrice Not (biologiste marin) de la Station biologique de Roscoff (AD2M UMR7144)
Martha Valiadi (microbiologiste marin) de l’IMBB (Instititute for Molecular Biology and Biotechnology, Foundation for Research and Technology) à Heraklion (Grèce)
Pascal Hingamp (maître de conférence AMU en génomique environnementale) de l’Institut Méditerranéen de Biodiversité et d'Ecologie marine et continentale (IMBE) à Marseille.