Proposition de thèse ouverte à concours

Proposition de thèse ouverte à concours
Ecole Doctorale Diversité du Vivant (ED0392)
Université Pierre et Marie Curie
Laboratoire de Biogéochimie et d'Ecologie des Milieux continentaux (UMR CNRS 7618)
Modélisation du transfert horizontal de gènes par conjugaison chez les bactéries du sol :
importance de l'architecture du sol dans la dynamique des communautés microbiennes.
Le sol est, par essence, un milieu hétérogène dont la structure physique granulaire conditionne la distribution
des microorganismes. Cependant, l'importance de cette hétérogénéité n'est encore que rarement prise en
compte dans la réflexion autour de certains processus de transformation de la matière ayant lieu dans le sol
(dynamique des nutriments, dégradation de composés organiques, etc) ou de l’évolution et de la stabilité des
communautés microbiennes.
Le transfert horizontal de gènes, c'est à dire l'échange de matériel génétique entre deux individus
d'espèces différentes, est de nature ubiquiste chez les procaryotes. Ces échanges permettent à des populations
bactériennes évolutivement éloignées de s'adapter à des changements du milieu grâce à une dissémination
rapide de caractères nouveaux et pourrait contribuer à l'évolution des espèces bactériennes. Par exemple, la
capacité de certaines bacteries du sol à dégrader des molécules organiques d'origine agricole comme
l'herbicide 2,4-D se transmet par conjugaison bactérienne. La plupart des études sur les transferts
horizontaux de gènes ont été effectuées en milieux liquides homogènes et sont donc difficilement utilisables
pour comprendre comment et à quelles vitesses se transmettent certaines fonctions biologiques entre les
différentes espèces qui composent la communauté bactérienne du sol.
L’objectif de la thèse, qui s'inscrit dans un projet CNRS EC2CO “MicrobiEn” obtenu en 2007 par X.
Raynaud, est d'étudier puis de modéliser la distribution des bactéries en relation avec la microarchitecture du
sol. Une meilleure connaissance de ces distributions permettra alors d'estimer les probabilités de contact et
de conjugaison entre des différentes populations bactériennes du sol. Ce modèle de tranfert horizontal sera
par la suite validé à l'aide d'expériences d'incubation de sol dans lesquelles aura été ajouté une population
bactérienne possédant un plasmide qui peut être suivi dans la communauté.
Le candidat recherché est un écologue motivé par les approches de modélisations. Il devra avoir soutenu son
M2 en 2008.
La thèse sera réalisée sous la direction de Xavier Raynaud, Naoise Nunan et Luc Abbadie (HDR).
Contact: X. Raynaud (xavier.ray[email protected])
Laboratoire Bioemco
Ecole Normale Supérieure
46, rue d'Ulm, F75230 Paris CEDEX 05
Tel: [phone].
Eléments de bibliographie des encadrants:
Raynaud X., Jaillard, B., & Leadley, P.W. (2008). Plants May Alter Competition By Modifying Nutrient Bioavailability
In Rhizosphere: A Modelling Approach. American Naturalist 1, 44-58.
Herrmann A.M., Ritz, K., Nunan N., Clode P.L., Pett-Ridge, J., Kilburn, M.R., Murphy D.V., O’Donnell A.G.,
Stockdale E.A. (2007). Nano-scale secondary ion mass spectrometry: A new analytical tool in biogeochemistry and
soil ecology: A review article. Soil Biology and Biogeochemistry 39, 1835-1850.
Raynaud, X., Lata, J.-C. & Leadley, P. W. (2006). Soil microbial loop and nutrient uptake by plants: a test using a
coupled C:N model of plant-microbial interactions. Plant and Soil, 287:95-116.
Nunan N., Ritz K., Wu K., Young I. M. et Crawford J. (2003) Spatial distribution of bacterial communities and their
relationships with the micro-architecture of soil FEMS Microbiology Ecology 44, 203 – 215.