Mots-Clés

phytoplancton métagénomique génétique des populations écologie moléculaire adaptation

Description

Exploration de la diversité génétique d'une micro-algue face aux changements climatiques globaux

Le réchauffement global, l'acidification des océans et les variations en apport de nutriments affectent de façon significative la biomasse du phytoplancton (Morice et al., 2021; Worden et al., 2012). En tant que producteur primaire important dans les océans, la diminution de la biomasse de phytoplancton et sa distribution géographique sont des aspects importants pour comprendre le futur des écosystèmes marins (Cooley et al., 2022). Parmi le phytoplancton, les plus petits organismes sont parfois désignés comme pouvant résister plus efficacement aux variations environnementales que des organismes plus gros (Flombaum et al., 2020). Parmi ces organismes, il existe un organisme pico-eucaryote photosynthétique, Pelagomonas calceolata (Andersen et al., 1993), réputé cosmopolite et présent dans tous les océans du globe (Guérin et al., 2022; Pierella Karlusich et al., 2020; Worden et al., 2012). Mieux comprendre les capacités de réponses à l'environnement de P. calceolata sont donc des moyens de mieux appréhender le devenir du phytoplancton dans les écosystèmes marins dans un contexte de changement climatique global.

Pour explorer les capacités d'acclimatation et d'adaptation de P. calceolata, le Laboratoire d'Analyse de Génomique Eucaryote dispose des échantillons collectés à travers le globe lors des expéditions TARA Oceans et TARA Pacific, ainsi que des souches maintenues en culture au laboratoire. Nous proposons d''explorer la diversité génétique des données métagénomiques de TARA avec une approche de génétique des populations pour estimer la diversité génétique dans les populations naturelles de P. calceolata et identifier des variants génétiques dont la présence est corrélée à certaines variables environnementales.

Une partie du protocole bio-informatique est déjà réalisée, utilisant une des souches en culture comme référence génomique pour explorer la diversité génétique. Dans le cadre du stage, une des premières étapes sera de redéfinir des variants génomiques en utilisant l'autre souche en culture pour laquelle le laboratoire a séquencé le génome. Cela permettra de comparer la diversité génétique obtenue avec deux références génomiques différentes et son influence sur la structuration de cette diversité. Selon l'avancement du stage, la corrélation entre variants génétiques et environnement pourra être poussée plus avant, pour identifier des marqueurs pouvant avoir un rôle fonctionnel dans le métabolisme ou la perception de P.calceolata de son environnement.

Contacts: Quentin Carradec (qcarrade@genoscope.cns.fr); Barbara Porro (bporro@genoscope.cns.fr)

Littérature

Andersen, R. A., Saunders, G. W., Paskind, M. P., & Sexton, J. P. (1993). Ultrastructure and 18s Rrna Gene Sequence for Pelagomonas Calceolata Gen. Et Sp. Nov. And the Description of a New Algal Class, the Pelagophyceae Classis Nov.1. Journal of Phycology, 29(5), 701–715. https://doi.org/10.1111/j.0022-3646.1993.00701.x

Cooley, S., Schoeman, D., Bopp, L., Boyd, P., Donner, S., Ito, S., Kiessling, W., Martinetto, P., Ojea, E., & Racault, M.-F. (2022). Oceans and Coastal Ecosystems and their Services. In IPCC AR6 WGII. Cambridge University Press.

Flombaum, P., Wang, W.-L., Primeau, F. W., & Martiny, A. C. (2020). Global picophytoplankton niche partitioning predicts overall positive response to ocean warming. Nature Geoscience, 13(2), 116–120. https://doi.org/10.1038/s41561-019-0524-2

Guérin, N., Ciccarella, M., Flamant, E., Frémont, P., Mangenot, S., Istace, B., Noel, B., Belser, C., Bertrand, L., Labadie, K., Cruaud, C., Romac, S., Bachy, C., Gachenot, M., Pelletier, E., Alberti, A., Jaillon, O., Wincker, P., Aury, J.-M., & Carradec, Q. (2022). Genomic adaptation of the picoeukaryote Pelagomonas calceolata to iron-poor oceans revealed by a chromosome-scale genome sequence. Communications Biology, 5(1), Article 1. https://doi.org/10.1038/s42003-022-03939-z

Morice, C. P., Kennedy, J. J., Rayner, N. A., Winn, J. P., Hogan, E., Killick, R. E., Dunn, R. J. H., Osborn, T. J., Jones, P. D., & Simpson, I. R. (2021). An Updated Assessment of Near-Surface Temperature Change From 1850: The HadCRUT5 Data Set. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 126(3), e2019JD032361. https://doi.org/10.1029/2019JD032361

Pierella Karlusich, J. J., Ibarbalz, F. M., & Bowler, C. (2020). Phytoplankton in the Tara Ocean. Annual Review of Marine Science, 12(1), 233–265. https://doi.org/10.1146/annurev-marine-010419-010706

Worden, A. Z., Janouskovec, J., McRose, D., Engman, A., Welsh, R. M., Malfatti, S., Tringe, S. G., & Keeling, P. J. (2012). Global distribution of a wild alga revealed by targeted metagenomics. Current Biology, 22(17), R675–R677. https://doi.org/10.1016/j.cub.2012.07.054