Société Française de Bioinformatique

Mots-Clés

microalgues Tara Oceans pangénomique adaptation

Description

Stage M2 : Pangénomique des microalgues Pelagomonas pour étudier leurs adaptations aux changements environnementaux

Le phytoplancton marin représente plus de 45 % de la production primaire nette sur Terre et joue un rôle essentiel dans l’approvisionnement en matière organique des réseaux trophiques marins. Un déclin global de la biomasse phytoplanctonique au cours du siècle dernier a été observé (1 % de la concentration de chlorophylle-a par an) probablement en raison du réchauffement global des océans qui entraîne la stratification de la colonne d’eau, réduisant l’apport de nutriments aux eaux de surface (Boyce et al. 2010). Comprendre les capacités d’adaptation des principales lignées d’algues est crucial pour anticiper l’impact du changement climatique sur les réseaux trophiques océaniques. Parmi ces algues, Pelagomonas (Pelagophyceae) est une des microalgues les plus abondantes dans les eaux oligotrophes. Sa présence dans plusieurs bassins océaniques séparés par des barrières naturelles suggère fortement plusieurs espèces à travers les océans. Malgré son importance écologique, la diversité génomique, l’histoire évolutive et les mécanismes physiologiques d’adaptation de cette espèce restent encore très peu documentés. L’objectif de ce stage en bioinformatique est d’utiliser les 10 génomes récemment séquencés de Pelagomonas pour
1. Reconstituer l’histoire évolutive des Pelagomonas
Avec les 10 génomes disponibles de Pelagomonas, le premier objectif sera de reconstituer la phylogénie de ce genre. Il n’existe pour le moment aucun gène marqueur suffisamment résolutif pour le genre Pelagomonas, nous utiliserons donc un ensemble de gènes nucléaires conservés entre les 10 génomes pour établir cette phylogénie. Les différentes souches de Pelagomonas ont des tailles estimées de génomes très variables allant de 20 à 300 Mbp. Ces variations de taille de génomes pourraient être dû à des duplications globales des génomes, à l’amplification de certaines familles de gènes ou encore à l’invasion d’éléments transposables. Ces 3 caractéristiques génomiques seront étudiées pour comprendre l’origine des variations de taille de génomes chez les Pelagomonas.
2. Etablir le premier pangénome des Pelagomonas
Pour étudier l’adaptation des Pelagomonas au cours de l’évolution, l’étudiant(e) reconstituera un pangénome des Pelagomonas. La première étape sera de distinguer les gènes core (conservés entre tous les génomes) des gènes dispensables (présent que dans un ou quelques génomes). Cette analyse révélera des régions génomiques potentiellement impliqués dans l’adaptation à l’environnement.
3. Décrire la biogéographie des différentes espèces à l’aide des données environnementales Tara Oceans.
Avec ce dernier objectif, l’étudiant(e) pourra évaluer la distribution géographique et l’abondance relative de chacune des espèces de Pelagomonas. L’ensemble des métagénomes environnementaux issues des expéditions Tara seront alignés sur le pangénome Pelagomonas. En utilisant la couverture différentielle sur les régions génomiques non conservées entre les espèces, nous serons en mesure d’établir une carte précise de chacune des espèces. Cette biogéographie sera mise en perspective avec les données physico-chimiques des océans afin de déterminer la niche écologique de chacune des espèces.

Compétences recherchées
Nous recherchons un(e) étudiant(e) en master 2 en bio-informatique ou en biologie environnementale ayant des compétences en analyse de données bio-informatiques.
-Connaissance de l’environnement UNIX et des outils de bio-informatiques.
-Maîtrise de l’outil R
-Connaissances en biologie cellulaire et moléculaire
Unité d’accueil
L’étudiant€ sera accueilli(e) au sein de l’équipe MiME du Genoscope (https://lage.genoscope.cns.fr/) à Evry-Courcouronnes et sera encadré par Quentin Carradec. Il/Elle aura accès au cluster de calcul du Genoscope pour effectuer les analyses nécessaires.