Metagenomic analysis of the microbial community associated with the coral Porites astreoides

Diversité des organismes marinMarc-André Lafille

Delphine Bertin1

Introduction

• Auteurs: - San Diego State university: Linda Wegley, Robert Edwards, Beltran Rodriguez-Brito, Hong Liu et Forest Rohwer

- Argonne National Laboratory, USA: Robert Edwards

• Problématique: Etude du métagénome des communautés « microbiennes » associé au corail : Porites astreoides.

Mieux comprendre le fonctionnement de l’écosystème « corail » afin de prévoir comment ce dernier va réagir aux changements climatiques.

• Corail holobionte: Corail « animal » + « Zooxanthelle » + « Microbes » eucaryote (« Algue », Fungi, « Protozoaire ») + Bactéries + Archées + Virus.

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Introduction Matériels et Méthodes

Résultats et discussion

Critiques Conclusion Références

Matériels et Méthodes1) Échantillonnage coraux: Bocas del Toro (Panama,

Amérique centrale), 10 fragments

2) Fragmentation des échantillons

3) Extraction et amplification de l’ADN: Amplification par PCR (GenomiPhi) avec ɸ29 polymérase Utilisation d’amorces: Bacteria-specific 16S rDNA gene, eukaryote-

specific 18S rDNA gene et zooxanthellae-specific primers

4) Pyroséquençage

5) Métagénome comparé avec la base de donnée SEED (BLASTx)

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Introduction Matériels et Méthodes

Résultats et discussion

Critiques Conclusion Références

Résultats et Discussion

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Résultat du séquençage du métagénome

• Génome mitochondrial Phylogénie

Introduction Matériels et Méthodes

Résultats et discussion

Critiques Conclusion Références

Communautés de Fungi associé aux coraux

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Composition de la communautéd’Ascomycètes associées auxcoraux déterminée par l’étudede l’ADNr 18S

• 70% Fungi = Ascomycètes

Introduction Matériels et Méthodes

Résultats et discussion

Critiques Conclusion Références

Communautés de Fungi associées aux coraux

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Cycle de l’azote dans les communautés microbiennes associées à P. astreoides

•Implication des Fungi dans:-Construction de la paroi cellulaire du corail (chitine synthétase)-Synthèse d’AA ( asparagine, aspartate, glutamate) - Cycle de l’azote

Rq: Implication des Bactéries dans le cycle de l’azote connu. Mais découverte de l’implication des Fungi.

Introduction Matériels et Méthodes

Résultats et discussion

Critiques Conclusion Références

Communautés bactériennes associées aux coraux

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Communautés bactériennes

• Principalement hétérotrophe: utilisation C, N et S provenant du corail

(PA1)

Introduction Matériels et Méthodes

Résultats et discussion

Critiques Conclusion Références

Communautés bactériennes associées aux coraux

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Potentiel métabolique des bactéries au sein du métagénome

rôle dans le cycle C: absorption et transformation des sucres et des protéines pas transporteur AA et AG Dégradation composés aromatiques (Phe, Tyr): voie homogentisate rôle dans le cycle du S: assimilation sous forme organique (glutathione) rôle dans le cycle de l’N: déjà connu gènes de réponses aux stresse: gènes de réparation d’ADN gènes de virulences: résistance ATB, résistance composés toxiques, synthèse et sécrétion de toxines.

Cycle de l’azote dans les communautés microbiennes associées à P. astreoides

Introduction Matériels et Méthodes

Résultats et discussion

Critiques Conclusion Références

Communautés d’Archées associées aux coraux

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Cycle de l’azote dans les communautés microbiennes associées à P. astreoides

• Rôle des Archées dans le cycle de l’azote: Nitrification

Introduction Matériels et Méthodes

Résultats et discussion

Critiques Conclusion Références

Communautés virales associées aux coraux

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• Microphages = 50% des phages

• Cyanophages = 17% des phages

Contrôle de la communauté bactérienne

Communautés virales présentes dans le métagénome

Virus de Procaryotes: phages

Introduction Matériels et Méthodes

Résultats et discussion

Critiques Conclusion Références

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Communautés virales associées aux coraux

• 59% des virus présents infectent aussi des organismes aquatiques (oiseaux, téléostéens…)

• Beaucoup virus pathogènes à la surface du corail corail= réservoir de pathogènes

Virus d’eucaryotes

Communautés virales présentes dans le métagénome

Introduction Matériels et Méthodes

Résultats et discussion

Critiques Conclusion Références

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Communautés virales associées aux coraux

Comparaison des virus d’eucaryote trouvés sur P.astreoides et dans la colonne d’eau au dessus du récif corallien

• Expérience: - eau au dessus

du récif: 61% virus infectant « algues et protozoaires »

- sur et dans corail: 76% virus de Métazoaires

Virus Métazoaires Virus « algues et Protozoaires »

Introduction Matériels et Méthodes

Résultats et discussion

Critiques Conclusion Références

Critiques

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• Termes confus:Zooxanthelles Dinobionte (Symbiodinium)Algues endolithiques Taxon inexistant, groupe paraphylétique: UPO’sMicrobes Taxon inexistant: organismes unicellulaires: « terme schtroumpf !!!! » Protozoaires unicellulaire non photosynthétique Protistes UPO’s + « Protozoaires » Corail animal: avec ou sans les Dinobiontes ??? Corail: Corail holobionte? Corail animal ? Corail avec Dino. ? …

• Métagénome non défini ensemble des génomes des populations bactériennes d’un milieu donné

• Figures toujours quelques pages plus loin.

Introduction Matériels et Méthodes

Résultats et discussion

Critiques Conclusion Références

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Critiques• Microbes: tout ce qui n’est pas corail animal bactéries? Archées? Zooxanthelles? Fungi? Virus? à nous de comprendre en fonction du contexte et des indices figures.Enfin tout semble s’ éclairer à la conclusion:

• Sources bien citées• Apparemment les auteurs sont spécialistes des coraux (ce n’est pas la première publication qu’ils font sur ce sujet)

Introduction Matériels et Méthodes

Résultats et discussion

Critiques Conclusion Références

Conclusion

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• Fungi endolithique: cycle de l’azote, pas prouvé comme pathogène

• Bactéries: surtout hétérotrophe, utilisation des protéines et des polysaccharides, cycle du carbone, cycle de l’azote, cycle du souffre, réponses aux stresses, virulence

• Virus d’eucaryotes: infection d’organismes aquatiques, corail= réservoir de pathogènes

• Phages : contrôle de la communauté bactérienne sur le corail

• Actuellement les recherches s’orientent vers les réponses aux stresse

• Beaucoup d’interactions restent à découvrir

Introduction Matériels et Méthodes

Résultats et discussion

Critiques Conclusion Références

Références

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Introduction Matériels et Méthodes

Résultats et discussion

Critiques Conclusion Références

• Rebecca L. Vega Thurber, Katie L. Barott, Dana Hall, Hong Liu, Beltran Rodriguez – Muller, Christelle Desnues, Robert A. Edwards, Matthew Haynes, Florent E. Angly, Linda Wegley, Forest L. Rohwer (2008) Metagenomic analysis indicates that stressors induce production of herpes-like viruses in the coral Porites compressa. PNAS 105-47: 18413-18418.

• Rebecca L. Vega Thurber, Dana Hall, Beltran Rodriguez – Muller, Christelle Desnues, Florent E. Angly, Dinsdale E., Kelly L., Forest L. Rohwer (2009) Metagenomic analysis of stressed coral holobionts. Environ Microbiol 11-8: 2148-2163.

• Cours C.F. Boudouresque (2009), E. Renard (2009), V. Michotey (2009)