Sujet de thèse :
La génomique comparative des procaryotes a ouvert les premières études montrant des patrons de répertoires géniques (p.ex. gènes centraux, accessoires et rares) et menant au concept du pangénome. L’étude de la distribution de gènes chez des microorganismes échantillonnés le long des gradients environnementaux, tels les cyanobactéries marines dans la colonne d’eau et en fonction de la latitude, a ainsi révélé des mécanismes moléculaire d’adaptation. Avec le développement de la métagénomique haut débit, il est désormais possible d’étendre ces analyses à des écosystèmes microbiens complexes et de passer des questions organisme-centrées à des questions éco-évolutives centrées sur la communauté. L’intégration de métadonnées environnementales avec la diversité phylogénétique inférée à partir des métagénomes, des prédictions fonctionnelles et d’autres composantes génétiques (p.ex. éléments génétiques égoïstes facilitant le transfert horizontal de gènes faisant partie du mobilome) peuvent révéler d’autres patrons d’ordre supérieur et conduire à l’élaboration des modèles prédictifs.
En s’appuyant sur la possibilité d’inférer des fonctions et des traits à partir de métagénomes, des analyses comparatives précoces suggèrent que la diversité taxonomique peut être très variable malgré un cœur fonctionnel stable. Ces principes peuvent être puissants pour prédire des tendances futures mais aussi des évènements historiques. Toutefois, ces analyses comparatives sont encore balbutiantes et il n’est pas encore possible de répondre à des questions éco-évolutives à plus grande échelle, non seulement sur comment les fonctions et la diversité microbienne sont façonnées par des paramètres environnementaux et évoluent à travers l’espace et le temps, mais aussi sur comment les microorganismes interagissent et potentiellement génèrent des traits au niveau communautaire.
Dans ce projet de thèse, nous proposons l’exploration de ces questions en utilisant comme modèle des écosystèmes microbiens d’un transect de ~1,100 km le long de l’Altiplano chilien. En haute altitude (~4,000 m) dans la Puna sèche des Andes et en bordure du Désert de l’Atacama, la région est hyperaride. Toutefois, elle abrite des écosystèmes aquatiques uniques, notamment des lacs salés à hypersalés ainsi que des sources thermales associés au volcanisme de la région. En conséquence, les conditions environnementales couvrent d’amples gradients d’hydrochimie, température, pH, salinité, radiation uv et potentiel redox. Ces systèmes sont donc particulièrement adaptés à l’étude de l’influence des conditions environnementales sur l’organisation fonctionnelle des communautés microbiennes, du répertoire de gènes à la répartition des rôles métaboliques inter-organisme, en raison de leur hétérogénéité chimique, combinée à l’isolement géographique des sites. Nous analyserons un jeu de données de métagénomes et de génomes assemblés à partir de métagéno
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