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PROSPECTIVE GÉNOMIQUE ENVIRONNEMENTALE FOCUS 9-5 long du transect de la campagne océanographique TARA-Oceans. L’assignation des séquences à un groupe taxonomique particulier (sous-cluster, clade ou sous-clade, a été effectué par recrutement des séquences environnementales sur les 40 génomes de référence de 62 Génomique comparative et métagénomique des picocyanobactéries marines Prochlorococcus et Synechococcus sont les deux organismes photosynthétiques les plus abondants de l’océan et jouent de ce fait un rôle primordial dans la production primaire globale (Flombaum et al. 2013). L’un des principaux objectifs de recherche est de mieux comprendre le lien entre la diversité génomique au sein de ces genres et la capacité des différents écotypes à s’adapter à des niches écologiques particulières de l’écosystème marin. Figure 9G. Analyse préliminaire de la distribution des groupes phylogénétiques de Synecho-coccus marins à 32 stations le Synechococcus. En collaboration avec le Génoscope, 25 génomes de Synechococcus ont été récemment séquencés, élevant à 57 le nombre de génomes de picocyanobactéries marines actuellement disponibles (40 Synechococcus, 14 Prochlorococcus, 3 Cyanobium). Grâce à une analyse comparative génomique les séquences orthologues ont été regroupées en utilisant l’algorithme OrthoMCL puis intégrées au système d’information Cyanorak v2 (http//sb-roscoff.fr/cyanorak/) dédié à l’annotation et l’analyse de ces génomes. Afin de réaliser l’analyse métagénomique, la diversité génétique des picocyanobactéries a été analysée sur 32 stations de la campagne TARA-Oceans, prélevées à 2 profondeurs. Après assemblage et nettoyage, les séquences de 175 bp obtenues par la technologie Illumina ont été alignées par Blastn sur les 57 génomes de référence. Une étude comparative des 14 premiers génomes de picocyanobactéries (Dufresne et al. 2008) avait permis dès 2008 d’avoir une première estimation des répertoires de gènes communs, accessoires et uniques. L’ajout de 25 génomes de Synechococcus a, dans le cadre de cette étude, considérablement amélioré la couverture de la diversité génétique au sein de ce genre, avec plusieurs souches par clade phylogénétique. Une analyse comparative préliminaire de ces génomes a d’ores et déjà permis de mettre en évidence la présence d’îlots génomiques spécialisés dans l’adaptation à des niches écologiques particulières, notamment un îlot de 4 à 6 gènes impliqué dans l’acclimatation à différentes qualités de lumière. Ces génomes ont également été utilisés comme références pour l’analyse de données de métagénomique de la campagne TARA-Océans (voir focus 3.2) par recrutement des séquences de populations naturelles de cyanobactéries sur le génome le plus proche, permettant leur assignation fonctionnelle et taxonomique. Ces analyses ont notamment permis de mettre en évidence : 1) la prédominance dans certains écosystèmes de clades qui avaient jusqu’à présent été considérés comme minoritaires, tels que CRD1 ou WPC1, et 2) des changements brusques dans la composition des communautés entre différents bassins océaniques, notamment entre la Méditerranée et la Mer Rouge ou de part et d’autre du cap de Bonne Espérance (Figure 9G). La disponibilité d’un tel set de génomes de référence a également permis de mettre en évidence des distributions distinctes entre populations appartenant à un même clade, mais à des sous-clades différents. Ainsi, cette approche permet d’atteindre une échelle taxonomique beaucoup plus fine que celle à laquelle donne accès le gène de l’ARN 16S, et devrait nous permettre de mieux définir la notion d’écotype (voire d’espèce) au sein des picocyanobactéries marines. Parmi nos autres objectifs, l’analyse de la distribution et de l’expression in situ des gènes identifiés par comparaison génomique comme étant spécifiques d’écotypes devrait considérablement contribuer à une meilleure compréhension du rôle de ces gènes dans l’adaptation des cellules à des conditions environnementales particulières.


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