Mots-Clés

biostatistique métabolome écologie

Description

Contexte du stage

Face à la contamination chimique des milieux aquatiques, les communautés microbiennes aquatiques périphytiques (i..e périphyton) sont utilisées de manière croissante pour comprendre le lien entre l’exposition aux contaminants chimiques et les impacts sur les écosystèmes, en raison de leur diversité et de leur rôle clef dans les fonctions écosystémiques [Morin and Artigas, 2023]. Malgré l’accroissement des connaissances sur la réponse de ces communautés au stress chimique à partir d’expérimentations en conditions contrôlées, un vrai défi reste de mieux comprendre comment les facteurs environnementaux interagissent et modulent la réponse des communautés dans le monde réel [Ghiglione et al, 2016].

Le développement récent des omiques a montré la pertinence de ces technologies pour la caractérisation intégrée et sensible de la réponse des communautés microbiennes à leur environnement. En particulier, la méta-métabolomique est une approche de choix pour caractériser le phénotype moléculaire qui est très largement utilisé en écologie microbienne [Graham et al. 2018]. Si les mécanismes d’assemblage des méta-métabolome sont encore mal compris, le concept récent d’écologie des méta-métabolome devrait permettre d’apporter des connaissances sur ces processus [Dankazk et al. 2020].

Malgré sa pertinence, la métabolomique reste peu utilisée en écotoxicologie microbienne. En effet, des études récentes ont mis en lumière la plus grande sensibilité et précocité de cette approche en comparaison des descripteurs usuels mais aussi sa capacité à discriminer plusieurs facteurs de stress en conditions contrôlées [Creusot et al. 2022]. Néanmoins, l’extrapolation de ces réponses au monde réel dans un contexte de bio-surveillance requière une meilleure compréhension de l’hétérogénéité spatiale du méta-métabolome de ces communautés en lien avec les conditions environnementales et la qualité chimique et écologique de l’eau. Dans cette optique, la mise en œuvre d’approche de biostatiques d’exploration et de classification apparait pertinente. En particulier l’application de métriques de communautés (e.g. diversité alpha, beta) apparait comme pertinente pour définir le caractère déterministe ou stockastique de l’assemblage des méta-métabolome. Aussi l’utilisation d’approche d’ordination (NMDS), d’analyse multibloques (DIABLO) (Sing et al. 2019) ou encore de l’approche TITAN (Aida-Compos et al.2021) semblent prometteuse pour identifier les facteurs environnementaux intervenant dans les assemblages des métabolites.

Creusot, N., et al. Environ Sci Pollut Res Int, 2022.DOI: https://doi.org/10.1007/s11356-021-17072-7.

Danczak, R.E., et al. Nature Communications, 2020. 11(1): p. 6369.DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-020-19989-y.

Aida Compos et al. Ecological indicators, 2021 https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2021.107834

Ghiglione JF, Martin-Laurent F, Pesce S.. Environ Sci Pollut Res Int. 2016 https://doi.org/10.1007/s11356-015-5763-1 .

Graham, E.B., et al. Sci Total Environ, 2018. 642: p. 742-753.DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.05.256.

Morin S, Artigas J. Environ Toxicol Chem. 2023 https://doi.org/10.1002/etc.5708.

Sing et al., Bioinformatics, 2019 https://doi.org/10.1093/bioinformatics/bty1054

Objectifs et missions

Vous aurez pour objectif de contribuer à la compréhension des processus d’assemblage de méta-métabolome du périphyton et à l’identification des facteurs environnementaux qui pilotent l’assemblage du métabolome de ces communautés.

Pour ce faire vous vous appuierez sur la mise en œuvre d’approches statiques multivariées utilisées en bio-indications et en écologie microbienne afin d’analyser de manière intégrer des données de métabolomique, de traits phénotypiques et de physico-chimie

Les missions plus spécifiques

1. Effectuer un inventaire (i) des méthodes permettant de transposer les métriques taxonomique sur les données de métabolomique (ii) des méthodes d’analyses multivariées pour étudier de manière intégrée des données de métabolomiques, des données phénotypiques et des données physico-chimique

2. Sélectionner et tester une partie de ces outils

3. Rédiger un rapport

Lieu du stage

Vous serez accueilli(e) au seins de l’unité de recherche INRAE « Ecosystèmes aquatiques et changements globaux » (EABX) et de l’unité mixte de recherche « Biologie du Fruit et Pathologie » (BFP) rattachées à la plateforme Bordeaux Metabolome membre de MetaboHub. Les recherches menées au sein l’unité EABX visent à acquérir les connaissances, à construire les méthodes et à mettre au point les outils pour caractériser et comprendre l’état et la dynamique des écosystèmes aquatiques continentaux (estuaires, lacs, rivières), en évaluant les réponses de ces écosystèmes ou de ces espèces (poissons migrateurs amphihalins et végétaux aquatiques) aux pressions anthropiques (pêche, fragmentation des milieux, contamination, changement climatique). Vous intègrerez en particulier l’équipe ECOVEA (Ecologie des communautés végétales aquatiques et impacts des pressions multiples) qui focalise ses recherches sur les végétaux et les communautés microbiennes aquatiques. Au sein de BFP vous serez accueilli(e) par l’équie META, une équipe pluridisciplinaire (chimie analytique, biochimie, biologie moléculaire, physiologie, statistiques et bioinformatique) qui utilise des approches de biologie des systèmes pour comprendre le métabolisme et son rôle dans la performance des plantes. L’équipe, avec la plateforme Bordeaux Métabolome, génère de gros jeux de données qui servent à développer, paramétrer et valider des modèles prédictifs. Vous y serez coencadré par un bioinformaticien spécialisé dans l’étude des données métabolomiques.