[tel-00502105, v1] Diversité bactérienne des sols : accès aux
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N° d‟ordre : ECL 2010–08 Année 2010
T H È S E
présentée devant
L’ÉCOLE CENTRALE DE LYON
pour obtenir le grade de
DOCTEUR
Préparée au sein de
L’ÉCOLE DOCTORALE
ÉLECTRONIQUE, ÉLECTROTECHNIQUE, AUTOMATIQUE
DE LYON
par
Aurélie FAUGIER
Diversité bactérienne des sols : accès aux populations à effectifs
moniritaires « the rare biosphere »
soutenue le 12 mars 2010 devant la commission d’examen
J U R Y
Yves DESSAUX
Directeur de recherche CNRS – Gif sur Yvette
Président
Pascale BAUDA
Professeur – Université de Metz
Rapporteur
Pierre PEYRET
Professeur – Université Blaise Pascal
Clermont-Ferrand
Rapporteur
Pascal SIMONET
Directeur de recherche CNRS – Ecole centrale de
Lyon
Directeur de thèse
Simonetta
GRIBALDO
Chargée de recherche – Institut Pasteur – Paris
Examinateur
Lionel RANJARD
Directeur de recherche INRA – Dijon
Examinateur
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Aurélie FAUGIER 12 mars 2010 Thèse ECL 2010–08 Spécialité : Microbiologie
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Aurélie FAUGIER 12 mars 2010 Thèse ECL 2010–08 Spécialité : Microbiologie
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REMERCIEMENTS
J'exprime mes profonds remerciements à mon directeur de thèse, Pascal Simonet,
pour son encadrement durant ces trois années de thèse. Merci pour ses conseils avisés et pour
ses encouragements. Merci de m’avoir donné la chance de travailler sur un sujet qui m’a
passionnée.
Merci à la région Rhône Alpes qui a financé ma thèse, merci au directeur du
laboratoire Ampère pour son accueil.
Je remercie les membres du jury qui ont bien voulu consacrer une partie de leur temps
à ma thèse: Simonetta Gribaldo, Yves Dessaux et Lionel Ranjard. Je remercie en particulier
ceux qui ont accepté la lourde charge d'être les rapporteurs de ce travail: Pascale Bauda et
Pierre Peyret.
Un merci particulier à Maude, à qui je dois beaucoup tant sur le plan professionnel
que personnel. Depuis 5 ans nous avons suivi le même chemin, sa présence va beaucoup me
manquer. Merci à Tim pour ses discussions très intéressantes, Seb pour son investissement
dans l’analyse des puces, Manu pour la formation R, Saliou pour ses très bons conseils et
merci à Nathalie pour m’avoir initiée au clonage !! Merci aussi à Yoann, Cédric, Sibel,
Kevin, Julie, Delina, Catherine et Nico, qui m’ont aidée d’une manière ou d’une autre durant
ces trois années. Merci aussi pour les bons moments passés ensemble…
Merci à tous mes collègues de laboratoire : Sandrine, Jean-Michel, Sam, Tom, Alban,
Jérémy, Laurine, Barbara, Marina, Mayssa, Monique, Isabelle, Richard. Merci aux
personnes qui ont été impliquées à un moment ou un autre dans le projet « genefish » :
Xiaojun, Céline, Laure, Sam…
Je remercie ma famille, qui m’a toujours aidée et soutenue. Plus particulièrement mes
parents, Ludovic et Valère mes frères, et Marie ma sœur. Sans oublier Léa, Cassandra et
Chléa. Et bien sur un énorme merci à Fred pour son soutien immense.
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Aurélie FAUGIER 12 mars 2010 Thèse ECL 2010–08 Spécialité : Microbiologie
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Aurélie FAUGIER 12 mars 2010 Thèse ECL 2010–08 Spécialité : Microbiologie
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SOMMAIRE
Introduction générale.............................................................................................................11
CHAPITRE 1 : Synthèse bibliographique
Evaluation et origine de la diversité bactérienne, plus particulièrement dans
l’environnement sol………………………………………………………………………….17
1. Introduction ..................................................................................................................... 19
2. Techniques d’étude de la diversité bactérienne ........................................................... 20
2.1. La culture bactérienne ................................................................................................ 20
2.1.1. Approches traditionnelles ....................................................................................... 20
2.1.2. Classification et identification bactérienne appliquée aux isolats bactériens ......... 20
2.2. Identification bactérienne par analyse de l’ADN extrait de l’environnement
(approche métagénomique) ............................................................................................... 23
2.2.1. Caractérisation des communautés bactériennes ...................................................... 24
2.2.2. Apport des nouvelles technologies à haut débit. ..................................................... 27
2.2.2.1. Principe et applications des puces à ADN ....................................................... 27
2.2.2.2. Le séquençage .................................................................................................. 30
3. Plasticité génomique bactérienne .................................................................................. 37
3.1. Processus d’évolution verticale ................................................................................... 38
3.1.1. Mutations spontanées .............................................................................................. 38
3.1.2. Réarrangements d‟ADN .......................................................................................... 40
3.2. Processus d’évolution horizontale .............................................................................. 42
3.2.1. Transformation naturelle ......................................................................................... 42
3.2.2. La transduction ........................................................................................................ 43
3.2.3. La conjugaison ........................................................................................................ 45
4. Les bactéries dans le sol .................................................................................................. 46
4.1. Le sol et ses composants .............................................................................................. 46
4.2. Les bactéries dans le sol .............................................................................................. 49
4.3. Obtention du métagénome de sols .............................................................................. 51
4.4. Facteurs influençant la structure des communautés bactériennes du sol ............. 54
4.4.1. Facteurs abiotiques .................................................................................................. 54
4.4.2. Facteurs biotiques ................................................................................................... 55
5. Conclusions ...................................................................................................................... 57
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