Mention Ecologie, Biodiversité et Evolution

Mention Ecologie, Biodiversité et Evolution
Proposition de stage de M2
Année 2006/2007
Titre du stage : Modélisation du transfert horizontal de gènes par conjugaison chez les bactéries du sol.
Laboratoire ou structure d’accueil :
Intitulé du laboratoire ou de la structure : "Biogéochimie et écologie des milieux
continentaux, UMR7618"
Intitulé de l’équipe : « Biodiversité et Fonctionnement des Ecosystèmes » (site de Paris) et
« Matière organique des sols, dynamique et fonctions » (site de Grignon).
Responsable du stage :
Nom : Xavier Raynaud
Tél : [phone]
Fax : [phone]
Adresse: Bioemco, 46 rue d'Ulm, PARIS
Email : [email protected]
Nom : Naoise Nunan
Tél : [phone]
Fax : [phone]
Adresse: Bioemco, Centre INRA Versailles-
Grignon, THIVERVAL-GRIGNON.
Email : [email protected]
Références dans le domaine :
van Elsas & Bailey, 2002, EMS Microbiol. Ecology, 42:187-197
Lagido et al, 2003, FEMS Microbiol. Ecology, 44:67-78
Description du stage
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 pourraient permettre à des populations
bactériennes de s'adapter à des changements du milieu grâce à une dissémination rapide de caractères nouveaux
au sein de ces populations, voire contribuerait à l'évolution des espèces bactériennes. Trois mécanismes de
transfert d’éléments génétiques mobiles ont été identifiés : la conjugaison, la transduction et la transformation.
Si la transduction et la transformation, c'est à dire un transfert de gènes sans contact entre cellules (il se fait soit
par l'intermédiaire d'un vecteur, soit par incorporation de matériel génétique libre), n'ont pas encore été
rencontrées dans les sols, la conjugaison, qui nécessite un contact cellulaire préalable entre donneur et receveur a
été décrite dès les années 70. Cependant, le contrôle de son activation ainsi que la fréquence des transferts sont
encore mal compris.
La plupart des études sur les transferts horizontaux de gènes ont été effectuées en milieux liquides homogènes.
Le sol étant un milieu hétérogène, sa structure physique influence la distribution spatiale des bactéries et donc les
probabilités de contacts intercellulaires nécessaire à la conjugaison.
L’objectif du stage est d'étudier les probabilités de contact entre les populations bactériennes indigènes du sol et
une espèce introduite selon la distribution des colonies. Ceci se fera à partir de données de distributions spatiales
bactériennes mesurées dans des lames minces de sol, déjà disponibles au laboratoire.
Méthodologie et démarche :
Le travail pourra se dérouler en trois étapes :
1. Détermination d'un modèle statistique décrivant au mieux les distributions de bactéries du sol
permettant de générer des distributions virtuelles dans une gamme de densités bactériennes variable.
2. Calcul des probabilités de contact en supposant un système isotrope (on considérera dans un premier
temps que le sol ne fait que déterminer la distribution des bactéries). La fréquence de transfert par
conjugaison sera estimée à partir de la probabilité de contact et des valeurs de l’efficacité de transfert au
contact publiées dans la littérature.
3. Prise en compte de l’hétérogénéité spatiale du sol.
Le travail s'effectuera à l'aide différents outils mathématiques disponible au laboratoire (CAS: Mathematica,
Calcul numérique : Scilab). D'autres outils pourront également être envisagés.

Le stagiaire sera principalement localisé sur le site de Paris – rue d’Ulm du laboratoire et effectuera des séjours
réguliers sur l’autre site du laboratoire à Grignon.
Pour les stages de M2
Ce stage peut-il se poursuivre par une thèse : OUI