Adaptations Génomique des Algues Marines aux Virus – ALGALVIRUS

Les microalgues aquatiques contribuent environ à la moitié de la production primaire mondiale, avec en particulier les picoeucaryotes qui en constituent la plus grande fraction (environ 60%). La diversité des eucaryotes unicellulaires est actuellement un intense sujet de recherche. La classe des Mamiellophyceae est particulièrement bien représentée dans les océans avec notamment trois groupes principaux de picoeukaryotes (Micromonas spp, Bathycoccus spp et Ostreococcus spp.) dont certaines espèces sont bien adaptées à différents environnements (polaires, tempérés, tropicaux, plus ou moins riches en nutriments). Ces genres représentent des complexes d'espèces cryptiques, parce que leur petite taille empêche la définition des différences morphologiques, et que le gène ribosomal 18S, marqueur phylogénétique classique, est insuffisant pour décrire leur diversité. L'augmentation des niveaux d'eutrophisation (par exemple le long des côtes), ou de CO2, peut entrainer une plus forte densité de population de ces groupes d'algues. L'exposition à une plus grande concentration de CO2 pourrait également affecter la capacité d'adaptation à long terme aux variations climatiques chez les Mamiellales. Enfin, leur densité de population est en partie contrôlée par une grande diversité de virus, en particulier les prasinovirus.
Les prasinovirus sont de grands virus qui sont abondants en eaux douces ou salées. Dans les écosystèmes marins, les Mamiellophyceae sont leurs principaux hôtes et notre laboratoire a largement contribué à l'analyse du génome de plusieurs microalgues et virus qui leur sont associés. En particulier, l’analyse de 6 génomes de Mamiellophyceae d’espèces divergentes a révélé une structure similaire, avec une vingtaine de chromosomes, dont deux chromosomes « atypiques » qui diffèrent des 18 chromosomes "autosomaux" classiques de plusieurs façons : - une teneur en GC inférieure, un plus grand nombre de gènes prédits pour coder des transposons et des gènes provenant de transferts horizontaux. Nous faisons référence à ces derniers comme les grands et les petits chromosomes aberrants (BOC et SOC). Dans les cultures de laboratoire, nous avons montré précédemment qu’une résistance spontanée des algues aux prasinovirus se produit fréquemment, et qu'un ensemble spécifique de 24 gènes, regroupés sur le chromosome « SOC », est induit dans des souches résistantes aux virus.
Le principal objectif de ce projet est de caractériser les mécanismes moléculaires de résistance de l'hôte aux prasinovirus chez les Mamiellophyceae. Nous souhaitons notamment comprendre les processus évolutifs qui ont conduit à l’organisation atypique du génome de ces algues qui pourrait être une résultante de leur co-évolution avec les prasinovirus. Nous allons en particulier, via une analyse métagénomique, répertorier les espèces de Mamiellophyceae dans l'environnement marin, et séquencer plusieurs génomes d'algues dites « ancestrales » afin de clarifier l'évolution et l’organisation du chromosome SOC in natura et de les comparer à celles du chromosome SOC dans des lignées d’Ostreococcus tauri sensibles ou résistantes à l'infection virale. Nous nous focaliserons en particulier sur les variations pouvant impliquer : (1) les ARN non-codants, (2) la méthylation de l'ADN, (3) la structure de la chromatine, et (4) le rôle des gènes spécifiques dans les interactions hôte-virus. Ces données pourront être utilisées pour étudier la distribution mondiale des Mamiellophyceae et des prasinovirus. Elles nous donneront ainsi un aperçu sur les interactions hôte-virus, et permettront aussi le développement d'outils pour explorer la richesse des données métagénomiques de séquences d'ADN disponibles issues de l'environnement et l’étude des fonctions des gènes qui agissent à la base de la chaîne alimentaire mondiale dans nos océans