Luis - Spiral

 PROPOSITION SUJET de MASTER 2016-­‐2017 TITRE : Impact du gradient de salinité sur les profils d’expression des gènes codant des enzymes lignocellulolytiques fongiques dans les sédiments des mangroves de Nouvelle Calédonie Noms, Prénoms des Maitres de Stages : LUIS Patricia Qualité : Maître de Conférences Téléphone : 04 72 44 80 47 E-­‐mail : patricia.luis@univ-­‐lyon1.fr Nom, Prénom du co-­‐encadrant : HUGONI Mylène Qualité : Maître de Conférences Téléphone : 04 72 43 10 50 E-­‐mail : mylene.hugoni@univ-­‐lyon1.fr Laboratoire d’accueil, Responsable et équipe : UMR 5557 Ecologie Microbienne (resp. Moënne-­‐Loccoz Yvan) Equipe « Adaptation des Microorganismes Eucaryotes à leur Environnement » Adresse : 43 bd du 11 Novembre 1918 – 69100 Villeurbanne Cedex Nom du candidat éventuellement proposé : S'il n'est pas retenu, acceptez-­‐vous un autre candidat ? Oui -­‐ Non Description du sujet au verso ⇒ Sujet (objectif, démarche et technique, collaboration(s),...) : Contexte et objectif Les mangroves, qui occupent 75% des littoraux tropicaux, sont économiquement et écologiquement importantes puisqu’elles protègent les régions côtières de l’érosion et servent de nurserie à de nombreuses espèces animales. Les mangroves, considérées comme l’un des écosystèmes forestiers les plus productifs, sont caractérisées par une forte minéralisation du carbone organique au niveau des sédiments et constituent une des principales sources terrestres de carbone organique et inorganique dissout au niveau des océans. Les champignons abondamment présents constituent un groupe écologique très diversifié capable de coloniser tous les compartiments qu’ils soient émergés ou immergés. Si ils appartiennent majoritairement au sous-­‐
règne des Dikarya, les ascomycètes sont bien plus abondants que les basidiomycètes. Comme pour tout autre écosystème forestier, ces communautés de champignons, composées de saprotrophes et d’espèces symbiotiques, jouent un rôle essentiel dans le recyclage de la matière organique et le cycle du carbone au travers de la dégradation de la biomasse lignocellulosique abondamment présente. Pour cela, les espèces fongiques dites saprotrophes possèdent et sécrètent une large gamme d’enzymes attaquant les différents polymères végétaux telles les cellulases, les hémicellulases et les ligninases. A l’heure actuelle, peu de choses sont connues sur la diversité des mécanismes enzymatiques utilisés par ces champignons pour dégrader la biomasse lignocellulosique au sein des mangroves et comment cette diversité fonctionnelle peut être affectée par différents facteurs externes comme la salinité. Seuls les travaux de Arfi et al. 2013 (Nature communications 4:1810) portant sur le sécrétome d’un ascomycète isolé de l’écorce de Rhizophora stylosa localisé dans la zone intertidale démontre (i) le fort potentiel enzymatique de ce champignon possédant plus de 400 enzymes lignocellulolytiques et (ii) l’influence de la salinité sur la nature des enzymes produites (augmentation de la production de cellulases/hémicellulases et réduction des enzymes ligninolytiques). Nous émettons l’hypothèse que les gradients de salinités observés au sein des mangroves sélectionneraient des communautés fongiques présentant des mécanismes enzymatiques adaptés aux concentrations plus au moins fortes en sels et donc modifieraient la nature des gènes exprimés. Sachant que peu d’espèces sont cultivables (0,1-­‐1%), les approches de génomique environnementale basées sur le séquençage haut-­‐débit d’ADNc spécifiquement amplifiés à partir d’ARNm environnementaux représentent le meilleur moyen d’étudier la diversité des transcrits exprimés par les communautés fongiques et de mettre en évidence l’impact de certains facteurs externes comme la salinité. L’objectif de ce projet sera donc d’explorer via le séquençage Illumina Miseq d’amplicons la diversité des transcrits codant des cellulases, hémicellulases et ligninases fongiques dans les sédiments soumis à différents taux de salinité. Ce projet devrait apporter des données importantes sur la capacité de dégradation de la matière organique par les communautés fongiques des mangroves et l’impact de la salinité sur cette diversité fonctionnelle mais aussi d’évaluer l’écosystème mangrove comme source encore inexplorée d’enzymes pouvant avoir des applications biotechnologiques importantes. Démarche et méthodologie: Ce sujet s’inscrit dans le cadre d’un projet EC2CO impliquant deux partenaires extérieurs : -­‐ UMR 1163 Biodiversité et Biotechnologie Fongiques (INRA -­‐ Université Aix-­‐Marseille) -­‐ UMR 7590 / UR206 IRD / IMPMC (IRD Nouméa, Nouvelle Calédonie) L’échantillonnage des sédiments a été réalisé en Nouvelle Calédonie par le partenaire local (Cyril Marchand, IRD). Ces prélèvements ont été effectués sur des parcelles à forte salinité recouvertes d’Avicennia marina et sur des parcelles à moindre salinité recouvertes de Rhizophora stylosa. L’étudiant en Master devra extraire les ARN environnementaux des couches superficielles (0-­‐10 cm ; plus pauvres en C organique et de salinité moindre) et des couches plus profondes (40-­‐50 cm; riches en matière organique et de salinité plus élevée) des sédiments grâce à des protocoles adaptés aux sols riches en matière organique. Il analysera ensuite la diversité des gènes exprimés par séquençage haut-­‐débit (illumina Miseq) d’amplicons générés à partir des ADNc environnementaux en utilisant des amorces PCR déjà développées au laboratoire. L’étudiant bénéficiera de l'appui de la plateforme de bioinformatique de l’UMR d'Ecologie Microbienne pour l’analyse des données de séquençage générées. L’analyse de cette diversité fonctionnelle pourra être poursuivie (si le temps le permet) par la capture d’ADNc entiers dans le cadre d’une thèse portant sur l’expression hétérologue et la caractérisation des enzymes produites (mesures d’activité sous différentes conditions de salinité, nature des substrats hydrolysés,…) en collaboration avec le partenaire marseillais (Eric Record, INRA).