MEB Axe thématique 1

Rôle des interactions biotiques dans la dynamique des systèmes complexes microbiens

Le projet de cet axe thématique est de faire évoluer notre façon d’appréhender le compartiment microbien de l’étude descriptive de la biodiversité à une approche plus intégrée prenant en compte les relations entre taxons. Cet axe s’intéresse aux interactions directes et indirectes entre microorganismes (bactéries, archées, virus, eucaryotes) mais aussi entre microorganismes et macroorganismes (macrofaune benthique, macrophytes, métazoaires planctoniques).

Nos principaux questionnements scientifiques touchent aux transferts, à travers le réseau d’interactions, de produits métaboliques (carbone, azote, oxygène), d’informations génétiques (transferts horizontaux de gènes, éléments génétiques mobiles) et à la compréhension du rôle de certains signaux physiques ou chimiques dans la mise en place de ces interactions (e.g. bioluminescence). L'intégration et l'analyse de données hétérogènes de génomique environnementale (omics) sont parties faisantes de cet axe. Pour cela des développements bioinformatiques comme que le site web OGA (Ocean Gene Atlas), sont mis en oeuvre.

Exemples d'études

Les microorganismes au sein des cycles bio-géochimiques de l’hydrogène dans les sources hydrothermales marines

Dans les écosystèmes anoxiques terrestre et marins, il est aujourd’hui bien établi que l’H2, métabolite intermédiaire produit par certaines espèces microbiennes et consommé par d’autres, joue un rôle central dans la régulation du vaste réseau trophique constitué des multiples interconnexions entre tous les microorganismes du système.

Dans le cadre de cette thématique, les travaux de recherche sont centrés sur les mécanismes biochimiques fondamentaux du transfert d’H2 inter espèces entre des microorganismes hyperthermophiles d’une part producteur d’H2 et anaérobie, et d’autre part consommateur d’H2 et microaérobie.

Mutualisme électronique

Les microorganismes électro-actifs des sources hydrothermales marines

Récemment découverte chez certains microorganismes, l’électro-activité représente l’aptitude à échanger des électrons avec un support insoluble conducteur. Au sein du laboratoire, ce phénomène est spécifiquement étudié chez les microorganismes thermophiles ou hyperthermophiles dans le cadre de projets portant sur l’écologie microbienne des écosystèmes hydrothermaux/extrêmes. Dans le cadre de cette thématique, un intérêt particulier est porté aux communautés microbiennes électroactives (électrotrophes et électrogènes) ainsi qu’aux mutualismes électroniques (Direct Interspecies Electron Transfer, DIET).

Par ailleurs, les potentialités de production d’électrofuels à partir de CO2 et de courant électrique sont explorées (Axe 5).

Rôle des cyanobacteries diazotrophes dans le réseau trophique

Dans certains écosystèmes marins subtropicaux tel que celui du sud-ouest Pacifique nous observons (programme SPOT-South Pacific Ocean Time Series) un paradoxe : d’immenses efflorescences de micro-organismes phytoplanctoniques dans des eaux oligotrophes. Afin de comprendre qui sont ces organismes phytoplanctoniques et quels impacts ont leur métabolisme sur le réseau trophique, dont les derniers échelons sont exploités par l’homme, nous étudions leur biodiversité, leur métabolisme (Axe-5) et les interactions avec les autres virus, micro et macro-organismes du plancton et du necton. Pour réaliser ces travaux nous avons développé un contrat de partenariat avec la société civile Kanak.

La Bioluminescence

Nous nous intéressons à la compréhension du rôle de la bioluminescence dans les processus géochimiques marins en utilisant comme modèle Photobacterium phosphoreum ANT-2200 (bactérie bioluminescente isolée au niveau du site du télescope ANTARES (Astronomy with a Neutrino Telescope and Abyss environmental RESearch project) à 2200m de profondeur).

Ces recherches s’appuient sur les compétences multi-domaines développées au laboratoire (physiologie atmosphérique et haute pression, génétique, transcriptomique, etc). Ces recherches ont également une visée plus appliquée au travers de la collaboration avec la société TANGRAM Architectes pour la mise en œuvre de cette bioluminescence dans un modèle d’habitat durable méditerranéen (collaboration labellisée Pôle CapEnergie, Pôle Mer, reconnue par la Région PACA et primée par la Fondation Rougerie).