Biodiversité des eucaryotes marins – BIOMARKS

BioMarKs fédère huit instituts de recherche européens, formant un groupe de trente experts en taxinomie et évolution des microbes eucaryotes, en biologie et écologie marine, génomique et biologie moléculaire, bio-informatique, ainsi qu’en économie et politique marine. Le but de BioMarKs est d’appréhender la profondeur taxinomique, l’importance environnementale, et les implications économiques du compartiment de la biosphère dont la biodiversité est certai¬nement la moins explorée: les organismes eucaryotes unicellulaires ou protistes. Les protistes marins forment des populations gigantesques avec des taux de renouvellement rapides. Ils construisent des structures organiques et/ou inor¬ganiques complexes, qui ont un impact profond sur les grands cycles biogéo¬chimiques de la planète et son climat. Ils possèdent également des génomes complexes comprenant des milliers de gènes, qui produisent des molécules influençant le fonctionnement des écosystèmes marins, la santé humaine et l’économie, et qui représentent un fort potentiel pour les futures énergies vertes, mais aussi pour les industries pharmaceutiques et cosmétiques. Les caractères morphologiques des protistes marins permettent de distinguer un peu moins de 200000 espèces. Or au cours de cette dernière décennie, l’exploration des banques de clones de séquences du gène codant pour les ARN ribosomiques (ADNr) a révélé une biodiversité insoupçonnée de groupes taxinomiques totalement nouveaux et d’espèces crytpiques, dans des groupes que l’on pensait plutôt pauvres en espèces. BioMarKs propose une exploration en profondeur de la diversité des protistes des eaux côtières européennes, grâce à une approche de séquençage massif d’ADN, couplée à une forte expertise taxinomique et à un ensemble de méta-données contextuelles phénotypiques et environnementales. La nouvelle technique de pyroséquençage 454 permet l’acquisition, en une seule analyse, de plusieurs centaines de milliers de marqueurs génétiques (séquences ADN): il est désormais possible de conduire des études quasi exhaustives de la diversité des populations microbiennes et de leurs dynami¬ques. En collaboration avec le GENOSCOPE (France), nous proposons d’effectuer 45 analyses de 454 (45 millions de séquences), pour étudier la diversité des protistes à 3 profondeurs (sub-surface ; maximum profond de chlorophylle ; et sédiments de surface), sur 9 sites de prélèvement des côtes européennes, du Spitzberg à la mer Noire. Une stratégie de séquençage incrémentielle sera mise en œuvre pour maximiser la profondeur de l’explo¬ration génétique, basée à la fois sur l’ADNr et l’ARNr ciblés avec des amorces générales et groupes spécifiques. Cette approche permettra d’analyser en parallèle la diversité et l’abondance/ activité des protistes marins à différents niveaux taxinomiques. Un ensemble de méta-données contextuelles, physiques, chimiques, et biologiques, prove¬nant des mêmes échantillons, feront l’objet d’analyses statistiques qui mettront en évidence les forces écologiques structurant la biodiversité des protistes marins. Des analyses plus approfondies de microscopie, de biologie moléculaire (PCR, FISH) sur les échantillons d’ADN et ARN archivés, permet¬tront d’ancrer les données génétiques dans un cadre phénotypique, phylogé¬nétique et d’écologie quantitative. Cette stratégie générale servira à (I) établir une base de données de référence de la biodiversité des protistes des eaux côtières en Europe, (II) mesurer les changements de diversité des communautés de protistes marins face à l’acidi¬fication de l’océan, (III) évaluer l’impact des eaux de ballast (rejetées par les navires loin de la zone où elles ont été pompées) sur la diversité des protistes marins. Ainsi, BioMarKs non seulement pourra promouvoir nos connaissances fonda¬mentales sur la biodiversité et l’écologie des eucaryotes (Qui? Combien? Quand? Où? Pourquoi?), mais aussi mettre en œuvre de nouvelles méthodes pour les études futures des changements de la biodiversité