DIVERSITE DES ORGANISMES MARINS (DOM) Master 1 BEM 106: DIVERSITE DES ORGANISMES MARINS (DOM) Metagenomic signatures of the Peru Margin subseafloor biosphere show a genetically distinct environment Jennifer F. Biddle, Sorel Fitz-Gibbon, Stephan C. Schuster, Jean E. Brenchley, and Christopher H. House Ratrimoharinosy Yoann Sapa Prescie

Source: http://iodp.tamu.edu/scienceops/maps/poster/poster_ODP.pdf Raisons de l’étude Approche du problème Résultats Discussion Perspectives ODP site 1229 Source: http://iodp.tamu.edu/scienceops/maps/poster/poster_ODP.pdf Méconnaissance des communautés sédimentaires Rôle majeur dans les cycles géochimiques Sédiments de la marge du Pérou: sujet à débats

Archées: petite minorité ou majorité de la communauté? Entre les deux? Raisons de l’étude Approche du problème Résultats Discussion Perspectives Archées: petite minorité ou majorité de la communauté? Entre les deux? Les études se contredisent:

Whole Gene Amplification car peu de matériel génétique Raisons de l’étude Approche du problème Résultats Discussion Perspectives Analyse du métagénome pour identifier les membres de la communauté sédimentaire Whole Gene Amplification car peu de matériel génétique Pyroséquençage utilisé pour avoir le moins d’interférences: ici les primers spécifiques ne sont pas utilisés Utilisation des séquences pour la compréhension de l’écosystème et déterminer si les Archées sont un groupe significatif en profondeur Source:http://www1.qiagen.com/Products/GenomicDnaStabilizationPurification/replig/REPLIgUltraFastMiniKit.aspx Source: http://www.roche.com/genome sequencer_flx_sys2_600px.jpg

Blast plus détaillé que Pfam Raisons de l’étude Approche du problème Résultats Discussion Perspectives Les séquences sont comparées à deux bases de données: GenBank non-redundant et Protein family Blast plus détaillé que Pfam ARNr 16S utilisé pour compléter l’identité phylogénétique

Raisons de l’étude Approche du problème Résultats Discussion Perspectives Axe x: profondeur de l’échantillon (en mètres sous la surface du plancher océanique) Axe y: pourcentage d’homologie entre les différentes méthodes par groupes phylogénétiques BLASTX PFAM ARNr 16S

Source: http://genome.jgi-psf.org/chlgg/chlgg.home.html Raisons de l’étude Approche du problème Résultats Discussion Perspectives Source: http://genome.jgi-psf.org/chlgg/chlgg.home.html Chloroflexi majoritaire selon métagénome et qPCR Crenarchaeota phylotype dominant parmi les archées En profondeur on note une diminution de la quantité de gènes codant pour la locomotion et la communication Source: http://gdr2909.u-strasbg.fr/pages.jsp?i dTheme=2225&idsite=279&idRub=799&rubSel=799

Raisons de l’étude Approche du problème Résultats Discussion Perspectives Les gènes codant pour des composés aromatiques sont en plus grande importance en profondeur (>1mbsf) Gènes codant pour le métabolisme du phosphore déclinent avec la profondeur Les gènes codant pour la méthanogenèse et la photosynthèse n’ont pas montré de variation importante avec la profondeur

Méthane produit au niveau du site d’échantillonnage Raisons de l’étude Approche du problème Résultats Discussion Perspectives En profondeur, présence de gènes codant pour le métabolisme du méthane, mais absence de certains gènes cruciaux (méthyl-coenzyme réductase) Méthane produit au niveau du site d’échantillonnage D’après les résultats, les Archées seraient un groupe important du sédiment de la marge du Pérou

Peu d’Archées méthanogènes Raisons de l’étude Approche du problème Résultats Discussion Perspectives Beaucoup de gènes non identifiable: possibilité de chimères et d’artefacts Peu d’Archées méthanogènes Possibilité d’organismes ayant un métabolisme différent? Source: http://www.lbl.gov/ScienceArticles/Archive/sabl/2007/Jul/perchlorate.html

Peu d’informations sur les fonctions métaboliques dominantes Raisons de l’étude Approche du problème Résultats Discussion Perspectives Problème de faible concentration d’ADN : amplifié par WGA mais possibilité d’erreurs Ici les Archées augmentent avec la profondeur, confirmé par FISH et rRNA Peu d’informations sur les fonctions métaboliques dominantes Source: http://www.bmb.psu.edu/faculty/bryant/lab/Project/Chloroflexi/index.html

Taxons trouvés: vivants ou morts? Raisons de l’étude Approche du problème Résultats Discussion Perspectives Pas d’indications sur la date des prélèvements ni la profondeur du site ODP site 1229? Taxons trouvés: vivants ou morts?

Raisons de l’étude Approche du problème Résultats Discussion Perspectives D’après Kerkhof et Goodmann (2009) la conclusion de Biddle et al. (2008) peut changer avec une plus grande connaissance d’organismes modèles comme références Les fonctions inconnues des séquences pourraient s’expliquer avec des fonctions de dehalogénation (Futagami et al., 2009)

Références: Biddle JF, Lipp JS, Lever MA,  Lloyd KG, Sørensen KB,  Anderson R,  Fredricks HF, Elvert M, Kelly TJ, Schrag DP, Sogin ML, Brenchley JE, Teske A, House  CH, Hinrichs KU (2006) Heterotrophic Archaea dominate sedimentary subsurface ecosystems off Peru. Proc Natl Acad Sci USA 103: 3846–3851. Biddle JF, Fitz-Gibbon S, Schuster SC, Brenchley JE, House CH (2008) Metagenomic signatures of the Peru Margin subseafloor biosphere show a genetically distinct environment. Proc Natl Acad Sci USA 105: 10583–10588 Futagami T,  Morono Y, Terada T, Kaksonen A H, Inagaki F (2009) Dehalogenation Activities and Distribution of Reductive Dehalogenase Homologous Genes in Marine Subsurface Sediments. Appl Environ Microbiol 75, 21: 6905-6909 Kerkhof LJ, Goodman M (2009) Ocean microbial metagenomics Deep-Sea Research II 56: 1824–1829 Schippers A, Neretin LN, Kallmeyer J, Ferdelman TG, Cragg BA, Parkes RJ , Jørgensen BB (2005) Prokaryotic cells of the deep sub-seafloor biosphere identified as living bacteria. Nature 433: 861-864