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2017
Sujet de thèse:
USR 3579 Laboratoire de bioDiversité et biotechnologies microbiennes
Réponse fonctionnelle des communautés bactériennes à l'impact des radiations UV et des filtres solaires
Directeur de thèse:
Lebaron Philippe
[email protected]
Co-directeur(s) titulaire(s) HDR:
Co-directeur(s) non-titulaire(s) HDR:
Sabine Matallana-Surget, Lecturer University of Stirling, Scotland UK
Les activités de recherche de Sabine Matallana-Surget de ces 10 dernières
années ont été focalisées sur l'étude de la réponse des microorganismes
procaryotes aux radiations solaires ultraviolettes (UV) afin de mieux
comprendre comment ces radiations impactent la structure et les fonctions
des communautés naturelles exposées qui vivent à la surface des océans.
Ses travaux explorent les dommages à l'ADN et les mécanismes de
réponse à ces dommages en s'appuyant sur des techniques innovantes en
protéomique. Sabine a fait l'intégralité de ses études au sein de l'université
Pierre et Marie, et a fait sa these sous forme d'une cotutelle entre l'UPMC et
l'University of New South Wales, obtenant un double diplôme délivré par les
deux institutions. Sabine est aujourd'hui lecturer a l'université de Stirling, en
Ecosse depuis deux et dirige depuis plus d'un an le Bachelor degree in «
Applied Biological Sciences ».
Equipe:
Biodiversité et Biotechnologies microbiennes
Publications récentes des directeurs de thèse avec leurs anciens doctorants:
(doctorants* post-doc** Le 1er co-directeur de thèse de ce sujet était directeur de l'observatoire de Banyuls et ne signait pas en dernier auteur entre 2005
et 2015 car il était co-encadrant des doctorants entre 10 et 25%). Le 2ème co-encadrant encadrera sa première thèse.
BŒUF D*., LEBARON P., JEANTHON C. 2014. Biogeosciences.
MATALLANA-SURGET S**., ...and LEBARON P. 2013. PLoS One 8:ee68112
TALARMIN A*., VAN WAMBEKE F., LEBARON P. MOUTIN T. 2015. Biogeosciences 12 :1237-1247.
BAUDART J., GUILLAUME C*., MERCIER A., LEBARON P. BINET M. 2015.. J. Appl.. Microb. 118 :1238-1249.
DOBERVA M*., LEBARON P, LAMI R. 2015. Aquatic Microbial Ecology 74 :107-119.
COURTIES A*., RIEDEL T., BATAILLER N., LEBARON P. and SUZUKI M.T. 2015. Frontiers in Microbiology. doi:10.3389/fmicb.2015.00688.
Descriptif du sujet de thèse et méthodes envisagées:
Au cours des 20 dernières années, la consommation individuelle de produits de santé n'a cessée d'augmenter (savons, shampoings,
dentifrices, lotions de lavage, répulsifs, filtres solaires,..), ce qui a pour conséquence des rejets de plus en plus importants de ces
produits dans l'environnement. Ils peuvent être rejetés par le biais des eaux usées ou par le rejet direct dans l'environnement. Les
filtres solaires font partie des produits qui sont rejetés via les eaux grises et les stations d'épuration mais aussi et surtout via la
baignade. Ils représentent une large diversité de molécules qui adsorbent tout ou partie des rayons UV et qui sont souvent présentes
sous forme de mélanges. Leur impact sur les écosystèmes marins, sur la vie aquatique, sur les bactéries et/ou les mammifères est très
mal connu. Une étude préalable réalisée durant l'été 2016 dans la baie de Banyuls/mer à permis d'identifier 3 molécules dominantes
en période estivale.
L'objectif de ce travail sera d'étudier la réponse fonctionnelle de bactéries marines au double stress provoqué par les radiations UV et
par ces 3 molécules qui sont largement utilisées dans les filtres solaires. Le travail sera divisé en deux phases :
une première phase (0-16 mois) qui consistera à étudier la réponse de 3 espèces bactériennes majeures (dominantes et
récurrentes) isolées de la baie de Banyuls-sur-mer et pour lesquelles le génome a été entièrement séquencé, facilitant ainsi la
caractérisation du plus grand nombre de protéines exprimées en conditions de stress (individuel ou double). La recherche consistera à
comprendre les mécanismes de régulation par protéomique quantitative. Les espèces bactériennes sélectionnées présenteront des
sensibilités différentes aux UV et aux molécules permettant ainsi de mieux comprendre l'effet combiné des UV et des molécules
ciblées sur la réponse bactérienne. Le travail portera sur chaque espèce dans un premier temps et ensuite sur une communauté
synthétique reconstruite à partir de ces trois espèces choisies. Les travaux seront réalisés en conditions contrôlées à l'aide de
chambres en téflon afin de limiter l'adsorption des composés hydrophobes aux parois et permettre l'exposition aux UV.
Une seconde phase expérimentale (16-28 mois) au sein d'un écosystème marin côtier qui fait l'objet d'un suivi régulier de la
diversité des communautés bactériennes et de la présence de filtres solaires. Pour mener à bien ce projet, nous proposons toujours
une approche de métaprotéomique environnementale, réalisée sur les communautés microbiennes hétérotrophes et nous proposons
une étude de métaprotéomique qui viendra complexifier celle in vitro réalisée à partir d'une communauté bactérienne artificielle
reconstituée.
Sur le plan méthodologique : les expérimentations seront réalisées à Banyuls dans le cadre de la plateforme expérimentale EMBRC et
de la plateforme Bio2mar qui apportent tous les instruments et équipements nécessaires à leur mise en œuvre. Le LBBM dispose
également de deux simulateurs solaires calibrés qui permettent de maitriser les expositions aux radiations UV.
Le doctorant aura accès aux nouvelles méthodes de protéomique quantitative (label free) qui sera réalisée en Ecosse, à Stirling. avec
l'utilisation de la technique iTRAQ qui sera mise en œuvre via la collaboration avec Stirling. L'ensemble des compétences au sein de
l'équipe encadrante est en parfaite adéquation avec le sujet de thèse proposé et permettra de développer des études intégratives
entre l'écologie marine et les nouvelles approches de protéomique.
Sur le plan chimique, l'analyse des filtres solaires et des produits de photodégradation sera réalisée au sein de la plateforme Bio2mar
et se fera par technique U-HPLC à haute résolution. Le doctorant bénéficiera de l'encadrement par un chercheur chimiste spécialiste de
ce type d'analyse et impliqué dans ce programme de recherche au niveau de l'unité.
Les résultats obtenus permettront de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu dans la réponse des communautés bactériennes
au stress induit par les UV et/ou les filtres solaires, d'évaluer l'effet combiné des deux stress et d'évaluer l'impact de ce stress sur le
fonctionnement des communautés naturelles en travaillant sur des fonctions cibles.
Le doctorant aura accès à tous les équipements nécessaires pour la réalisation de ce projet et devra partager son temps entre le
laboratoire de Banyuls et celui de Stirling. Le doctorat bénéficiera de la double tutelle UPMC/Stirling.
Stratégie de publication:
La stratégie consistera à publier les résultats de ces recherches dans les meilleurs journaux à fort facteur d'impact, tout en optimisant cette stratégie pour
que le doctorant puisse bénéficier d'un CV lui permettant de développer au mieux son projet professionnel à l'issue du doctorat et les 2 co-encadrants
signeront en derniers auteurs les publications. Cette stratégie fera partie de la formation du doctorant également afin qu'il puisse appréhender ces enjeux
pour sa future carrière. Nous estimons que le projet de these devrait mener à la publication de 6 articles à high impact factor (2 articles minimum pour les
expériences en Microcosmes, 2 article (méthodologique/orignal research paper) metaprotéomique communautés naturelles, 2 articles metaproteomique
sur communautés synthétiques).
Réorientation possible du sujet si échecs:
Le risque d'échec est très faible car le sujet a fait l'objet d'études préalables de faisabilité. En cas de difficulté qui pourraient survenir dans l'étude des
communauté naturelles, il sera toujours possible de limiter le sujet en étudiant la réponse de souches pures aux deux stress isolés et/ou combinés et de
publier les résultats.
Faisabilité sur 3 ans (échéancier):
0-16 mois : expériences réalisées (i) sur quelques espèces majeures et dominantes de la station de suivi à long terme de la baie de Banyuls et
préalablement isolées et mises en collection et, (ii) sur 3 filtres solaires (3 molécules de toxicité différente) préalablement identifiées en baie de Banyuls
(été 2016). Identification de fonctions cibles pour l'analyse de la réponse au stress simple ou combiné provoqué par les UV et/ou les filtres solaires
(génomique et protéomique) en couplant ces analyses avec l'étude de la photodégradation des filtres solaires. Les travaux seront aussi réalisés sur des
communautés synthétiques reconstruites à partir de ces espèces.
16-28 mois : expériences réalisées in situ au sein de la baie de Banyuls/mer en période estivale dans le but de valider les hypothèses formulées sur les
souches pures.
Profil du candidat recherché:
candidat issu d'une formation générale en biologie moléculaire et microbiologie avec des compétences en bioinformatique et un excellent niveau d'anglais
(IELTS, score 6/9 obligatoire pour inscription a Stirling) ou meme un anglophone, car l'inscription a Stirling est obligatoire.