The influence of bacteria on the adaptation to changing environments in Ectocarpus : a systems biology approach

L'influence des bactéries sur l'adaptation aux environnements changeants chez Ectocarpus : une approche de biologie systémique

Hetty Kleinjan (1)

1 LBI2M - Laboratoire de Biologie Intégrative des Modèles Marins

Ectocarpus subulatus depends on its associated bacteria for growth in fresh water, which stresses the significance of the “holobiont” during abiotic stress. The aim of my thesis is to elucidate the molecular mechanisms that underlie this phenomenon. Targeted co-culture experiments require cultivable organisms. Therefore, I have cultivated and characterized 388 Ectocarpus-associated bacteria, which belong to 33 different genera. None of the cultivated bacteria tested had a beneficial effect on algal growth in fresh water. For functional studies, I continued to work with mild antibiotic-treated holobionts that differed in their response to fresh water. The metatranscriptome and metabolome of these holobionts were analyzed during acclimation. In-depth analysis is ongoing, but first indications point towards a change in the microbiome regarding nitrogen assimilation and virulence. In parallel and complementary to the above, potentially beneficial algal-bacterial cross-talk was predicted in silico using metabolic network analysis on a subset of cultivated bacteria, and the predictions were experimentally verified using co-culture experiments. Together, these results contribute to a better understanding of how the Ectocarpus holobiont responds during abiotic stress and especially how bacteria are involved in this process.

Ectocarpus dépend de bactéries associées pour croitre en eau douce, ce qui souligne l'importance de l'holobionte lors de stress abiotique. Le but de ma thèse est d'élucider les mécanismes moléculaires qui sous-tendent ce phénomène. Les expériences de co-culture ciblées nécessitent des organismes cultivables. Par conséquent, j'ai caractérisé 388 bactéries associées à Ectocarpus, réparties en 33 genres. Aucune des bactéries cultivées testées n'a eu d'effet bénéfique sur la croissance des algues dans l'eau douce. J'ai continué à travailler avec des holobionts, traités aux antibiotiques doux, qui différaient dans leur réponse à l'eau douce. Le métatranscriptome/métabolome de ces holobionts ont été analysés pendant l'acclimatation. L'analyse approfondie est en cours, mais les premières indications indiquent un changement dans le microbiome en ce qui concerne l'assimilation de l'azote et la virulence. Concomitamment et complémentaire à ce qui précède, les interactions algues/bactéries potentiellement bénéfiques ont été prédites in silico à l'aide d'une analyse de réseau métabolique et les prédictions ont été vérifiées expérimentalement à l'aide de co-cultures. Ensemble, ces résultats contribuent à mieux comprendre comment l'holobiont d'Ectocarpus réagit au stress abiotique et surtout comment les bactéries sont impliquées dans ce processus.

Mots clés: Brown macroalgae; Holobiont; Ectocarpus; Abiotic stress; Metatranscriptomics; Metagenomics

Mots clés: Algues brunes; Holobionte; Ectocarpus; Stress abiotique; Métatranscriptomique; Métagénomique

Domaines: Biologie moléculaire

Hetty Kleinjan. The influence of bacteria on the adaptation to changing environments in Ectocarpus : a systems biology approach. Molecular biology. Sorbonne Université, 2018. English. ⟨NNT : 2018SORUS267⟩. ⟨tel-02868508⟩