Mots-Clés

métagénomique méthanotrophie ruminants microbes MAGs

Description

Exploration des gènes de la méthanotrophie microbienne chez les ruminants comme levier d’action pour la réduction des émissions de méthane

Les émissions de méthane issues de l'élevage bovin sont un obstacle à une production durable de lait et de viande. Cependant, la production de méthane chez les ruminants est un processus normal, d’origine microbienne, qui intervient lors de la transformation des polysaccharides non digestibles des aliments en métabolites assimilables pour l'hôte. De nombreuses stratégies ont été étudiées pour réduire les émissions de méthane, mais la plupart d'entre elles se sont focalisées sur la réduction ou l’inhibition de la méthanogenèse1, la voie métabolique qui produit du méthane. La méthanotrophie, c’est-à-dire, l’utilisation du méthane en tant que substrat carboné pour la croissance microbienne, est une voie alternative de la réduction des émissions de méthane chez les bovins. Cette voie est cependant mal connue dans un environnement anaérobie comme le système digestif des ruminants2 et peu considérée comme solution de réduction des émissions de méthane. Nous faisons l’hypothèse que la méthanotrophie contribue de façon non négligeable à la variation inter-individus des émissions de méthane et peut servir comme cible d’une stratégie de réduction des émissions de méthane chez les bovins.

L'objectif de ce stage sera de reconstruire des MAGs (Metagenome Assembled Genomes)3 à partir de jeux de données publiques de Shotgun Metagenomics pour y rechercher les gènes de la méthanotrophie et les taxa des microorganismes qui les portent. Ces gènes serviront ensuite pour l’inférence de réseaux de co-expression des gènes de la méthanotrophie et des autres gènes du microbiote ruminal dans le cas d’animaux forts et faibles émetteurs de méthane.

Dans un premier temps, l’étudiant(e) sera amené(e) à réaliser une revue de la littérature scientifique pour identifier les gènes de la méthanotrophie et se familiariser avec le contexte scientifique et technique du projet. Puis, il/elle identifiera les jeux de données publiques pertinents par rapport à la question scientifique et pertinents au regard de la qualité des données. Dans un deuxième temps, il/elle reconstruira les MAGs à partir d’un workflow Snakemake réalisé dans le cadre d’un projet européen (https://github.com/fischuu/Pipeline-Holoruminant-Meta). L’ensemble des tâches bioinformatiques sera réalisé sur la plateforme MIGALE. Ensuite, l’étudiant(e), en collaboration avec un biostatisticien, sélectionnera une méthode appropriée pour l’inférence de réseaux de co-expression de gènes qui pourra être implémentée à la suite du workflow. Enfin, dans un troisième temps, l’étudiant(e) s’attachera à l’interprétation biologique de ses résultats avec l’aide de son encadrant scientifique et des chercheurs de l’équipe, avec une attention particulière sur les interactions microbiennes liées à la méthanotrophie.

L'étudiant(e) doit avoir des connaissances fondamentales en bioinformatique, notamment sur l’utilisation d’un cluster de calcul. Pour cela, la maîtrise du langage Bash est souhaitable. Des connaissances et/ou compétences pour la réutilisation et l’implémentation d’un workflow Snakemake sont également appréciées, tout comme la familiarité avec le langage R. Un intérêt marqué pour la biologie du microbiote digestif est attendu. Enfin, l’étudiant(e) doit être organisé(e) et prêt(e) à collaborer dans un environnement multidisciplinaire. Une bonne maîtrise de l'anglais est également souhaitée.

Stage de 5 mois de Mars à Juillet 2025, basé dans l’équipe DINAMIC de l’UMRH (INRAE, 63122 Saint-Genès-Champanelle)

Encadrants : Simon Roques (Scientifique), Jeremy Tournayre (Bioinformatique), Paul Dou (Biostatistique)

Contact : Simon Roques (simon.roques@inrae.fr, 04 73 62 41 04)

Références

1. Roques, S. et al. Recent Advances in Enteric Methane Mitigation and the Long Road to Sustainable Ruminant Production. Annu. Rev. Anim. Biosci. 12, annurev-animal-021022-024931 (2024).

2. Corrêa, P. S. et al. Interaction between methanotrophy and gastrointestinal nematodes infection on the rumen microbiome of lambs. FEMS Microbiology Ecology 100, fiae083 (2024).

3. Quince, C., Walker, A. W., Simpson, J. T., Loman, N. J. & Segata, N. Shotgun metagenomics, from sampling to analysis. Nat Biotechnol 35, 833–844 (2017).