Génomique et Physiologie de l’Adaptation

GPA est une équipe interdisciplinaire dont le but est d’étudier différentes échelles de l’adaptation des microorganismes aux contraintes environnementales. Notre objectif est d’étudier l’adaptation en combinant des techniques allant de la génomique à la physiologie, la génétique moléculaire et la biochimie. Nos modèles expérimentaux actuels incluent la levure, les consortiums microbiens (levure + bactéries) et les tardigrades.

Membres de l’équipe:

Anciens membres:

Carine Amseyan, M2 Université Paris-Saclay
Sarah Derrien, Ingénieur Agro Rennes
Ornella Frati, CDD IE Sorbonne Université
Alban Amoros, Apprenti Inserm
Maxence Blanchet, M2 Université Paul Sabatier (Toulouse)
Alfredo Lhomme, M2 CRI Paris
Marine Chambeaudie, M2 Sorbonne Université
Phong Lan Thao Tran, post doc Marie Curie
Zoé Terraz, M2 Université de Dijon
Solène Leprince, master student, M2 Université Paul Sabatier (Toulouse)
Anne-Claire Verschueren, M2 MNHN
Nehama Edery, M2 MNHN
Caroline Pillier, M2 Sorbonne Université
Astrid Lancrey, PhD Sorbonne Université

Etude sociologique et microbiologique d’un consortium microbien : le kéfir de fruit

Nous avons entrepris une étude interdisciplinaire et systématique des grains de kéfir de fruits, collectés auprès de consommateurs en France et dans le monde, afin d’analyser la consommation de kéfir d’un point de vue sociologique et biologique. Ces ferments, composés de communautés de micro-organismes symbiotiques (levures et bactéries), sont traditionnellement utilisés dans de nombreux pays pour la fermentation de jus sucrés (généralement de l’eau avec du sucre et des fruits frais ou secs). Les usages restent largement locaux et les grains se transmettent par échange ou vente entre individus. L’originalité du projet est de combiner des approches sociologiques, microbiologiques et génomiques pour caractériser la diversité de ces consortiums ainsi que leurs adaptations spécifiques à la mise en place et au maintien du consortium microbien, ainsi qu’à la fermentation de sources de sucre variées. Cette étude recèle un potentiel de découvertes dans des domaines fondamentaux et appliqués, en particulier l’alimentation et la santé.

kefir microbes

Crédits

©JB.Boulé

Dynamique de l’adaptation des microorganismes aux challenges environnementaux à l’échelle physiologique, métabolique et génomique

Comprendre les facteurs influençant l’émergence, la diversité et la stabilité des communautés microbiennes est une question importante en écologie et en évolution. Nous étudions, à différentes échelles, l’adaptation de populations de microorganismes à des environnements variables. Le concept d’adaptation est ici pris dans un sens large, de phénotypique à génétique. L’équipe a mis en place des bioréacteurs permettant de cultiver sur une longue période de temps des populations de microorganismes en milieu contrôlé. Ces systèmes expérimentaux permettent de contrôler finement et de manière automatisée la structure temporelle des environnements de croissance des communautés microbiennes, ainsi que la fréquence ou l’intensité des stress biotiques et abiotiques auxquels on souhaite étudier dynamiquement l’adaptation. Ils offrent l’intérêt de pouvoir étudier dans une même expérience plusieurs échelles d’un même phénomène : physiologique, populationnelle et moléculaire, en temps réel. Le but est de comprendre la relation entre la plasticité phénotypique des populations microbiennes et leur capacité à faire évoluer la structure génomique de la population en réponse aux stress environnementaux.

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Aspects physiologiques et moléculaires de l’adaptation des tardigrades à leur environnement

Les tardigrades sont des animaux microscopiques appartenant au clade des Ecdysozoaires. Ils ont colonisé tous les écosystèmes de la planète (sédiments marins ou d’eau douce, mousses, lichens, sable…). Ils ont développé des capacités de résilience exceptionnelles. Ils sont en effet capables de résister à des conditions extrêmes de température, pression et radiations, sous une forme active ou cryptobiotique.

Au laboratoire, nous entretenons deux élevages de tardigrades : Hypsibius exemplaris et Acutunctus antarcticus, deux espèces limnoterrestres, la première vivant sous nos latitudes, la deuxième en Antarctique. Nos recherches se concentrent non seulement sur les mécanismes que ces animaux ont développés pour gérer le stress (e.g. stress induit par des toxines environnementales) mais également sur leurs capacités à percevoir leur environnement (luminosité, couleurs, nourriture…). Nos méthodes d’analyse sont multi-échelles, allant du « tracking » de tardigrades (pour analyser la réponse des tardigrades à un stimulus visuel), à la purification de leur ADN (pour mettre en évidence d’éventuels dommages suite à un stress), en passant par la microscopie photonique et électronique (pour détecter d’éventuelles réorganisations structurales de la cellule suite à un stress). Cette stratégie pluridisciplinaire nous permet d’appréhender de manière globale et spécifique la physiologie des tardigrades.