Mots-Clés
metagénomique
réseaux métaboliques
microbiote
Description
Présentation INRAE
L’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE) est un établissement public de recherche rassemblant une communauté de travail de 12 000 personnes, avec 272 unités de recherche, de service et expérimentales, implantées dans 18 centres sur toute la France. INRAE se positionne parmi les tout premiers leaders mondiaux en sciences agricoles et alimentaires, en sciences du végétal et de l’animal. Ses recherches visent à construire des solutions pour des agricultures multi-performantes, une alimentation de qualité et une gestion durable des ressources et des écosystèmes.
Vous serez accueilli.e sur le campus INRAE de Toulouse à Auzeville, au sein de l’équipe BeeGEES de l’unité de recherche GenPhySE (Génétique, Physiologie et Systèmes d’Elevage), et vous travaillerez en partenariat avec l’équipe Genotoul-Bioinfo de l’unité de recherche MIAT située sur le même campus.
La supervision sera effectuées par Philippe Bordron (MIAT), Claire Hoede (MIAT), Julie Birgel (GenPhySE) et Thibault Leroy (GenPhySE)
Contexte scientifique
L’UMR GenPhySE est un leader reconnu de la génomique des abeilles à miel, ayant contribué au reséquençage de près de 3000 individus [1-2], ainsi qu’à l’obtention de génomes de référence de haute qualité [3]. Depuis plus de 2 ans, le laboratoire s’intéresse aussi à la caractérisation métagénomique d’échantillons, en particulier de miels, et aux possibilités offertes pour la description du microbiote des abeilles, le suivi sanitaire des colonies d’abeilles ou à la lutte contre les fraudes aux origines et à l’authenticité des miels [4]. Dans le cadre de la thèse de Julie Birgel, l’UMR GenPhySE collabore déjà étroitement avec Claire Hoede afin d’effectuer une caractérisation taxonomique fine des micro-organismes présents dans les échantillons. L’objectif ici sera d’étendre l’ambition de ces recherches à la caractérisation fonctionnelle de ces communautés.
Objectifs du stage
À partir de données de métagénomiques, nous souhaitons caractériser les fonctions métaboliques de plusieurs communautés de microorganismes présents dans une diversité d’échantillons de miel du monde entier en modélisant leur réseau métabolique.
Un réseau métabolique consiste en l’ensemble des réactions biochimiques qui ont lieu dans un système biologique, traditionnellement une cellule ou un organisme. Il peut être obtenu à partir des gènes présents dans le système biologique et en utilisant la relation « une réaction est catalysée par des enzymes qui sont des produits de gènes » pour identifier les réactions le composant. C’est le principe de reconstruction de réseaux métaboliques. Il existe plusieurs manières pour les reconstruire à partir des données de métagénomique [5].
L’étudiant.e s’appuiera sur la diversité des gènes prédits dans le catalogue de métagenome-assembled genomes (MAGs*) comprenant plusieurs dizaines de milliers de gènes. Il ou elle testera les méthodes de reconstruction de réseaux métaboliques d’abord à la résolution de l’échantillon (i.e. pour chaque échantillon, un réseau métabolique global à partir de l’ensemble des gènes présents dans l’échantillon), puis à la résolution d’un niveau taxonomique choisi ou des MAGs (c-à-d pour chaque échantillon, un réseau métabolique par MAG à partir des gènes présents dans ce MAG).
Les échantillons de microbiotes du miel seront ensuite comparés entre eux en tenant compte des aspects fonctionnels encodés dans leurs réseaux métaboliques reconstruits.
*Un génome assemblé par métagénome (MAG) est un génome microbien au niveau de l’espèce construit à partir de données métagénomiques.
Compétences recherchées et/ou Environnement & programmes principaux
Environnement de programmation
Python, R, Linux & utilisation de cluster HPC
Environnement scientifique
Intérêt pour la génétique animale, la génomique, l’écologie des abeilles ou l’apiculture, curiosité scientifique
Période de stage et indemnité :
Le stage sera idéalement entre janvier et juin 2026, avec possibilité d’ajustement sur la période mars à septembre suivant la disponibilité de l’étudiant·e.
Une gratification de stage contractuelle est associée (INRAE: 4,35€/heure, soit ~600€/mois), ainsi que l’accès à un service de restauration subventionné.
Références
- David Wragg, Sonia E Eynard, Benjamin Basso, Kamila Canale-Tabet, Emmanuelle Labarthe, et al.. Complex population structure and haplotype patterns in Western Europe honey bee from sequencing a large panel of haploid drones. Molecular Ecology 22 (2022). https://hal.inrae.fr/hal-03482707
- Sonia Eynard, Fanny Mondet, Benjamin Basso, Olivier Bouchez, Yves Le Conte, et al.. Sequence‐Based Multi Ancestry Association Study Reveals the Polygenic Architecture of Varroa destructor Resistance in the Honeybee Apis mellifera. Molecular Ecology, 34 (2025). https://hal.inrae.fr/hal-04866824v1
- Sonia Eynard, Christophe Klopp, Kamila Canale-Tabet, William Marande, Céline Vandecasteele, et al.. The black honey bee genome: insights on specific structural elements and a first step towards pan-genomes. Genetics Selection Evolution, 56 (2023). ⟨10.1101/2023.12.06.570386⟩. https://dumas.ccsd.cnrs.fr/ENSA-TOULOUSE/hal-04473386v2
- Julie Birgel, Thibault Leroy. Les tests ADN sur miels, entre promesses et réalités. Réussir Apiculture, 11, pp.26-28 (2025). https://hal.science/hal-05206020v1
- Cerk, K. et al. Community‐scale models of microbiomes: Articulating metabolic modelling and metagenome sequencing. Microbial Biotechnology 17, e14396 (2024). https://doi.org/10.1111/1751-7915.14396