Decrypting soil microbial communities using metagenomic approaches

Description des communautés microbiennes du sol par une approche métagénomique Les données présentées dans ce manuscrit de thèse sont principalement basées sur l'analyse de séquences d'ADN extraites directement de l'environnement (et en particulier du sol) en les comparant aux données cumulées au fil des siècles sur les microorganismes cultivés en laboratoire. Les objectifs, difficultés, résultats et perspectives de cette approche, que l'on nomme « métagénomique », sont décrits. Un métagénome représente la diversité génétique d'un habitat défini (par exemple un sol du champ agricole) dans sa globalité. Ainsi, générer un métagénome a notamment pour but d’accéder à la diversité génétique de la majorité d'espèces récalcitrantes à la culture. Elle permet aussi d'estimer le potentiel fonctionnel d'un jeu de données métagénomiques représentant un écosystème, puis de le comparer à d'autres jeux de données, représentant quant à eux d'autres environnements. Enfin, un autre intérêt de cette approche est la possibilité, dans certains cas, d'assembler partiellement ou entièrement un métagénome, et ainsi de permettre la reconstruction de structures génétiques complexes, qu'elles représentent des plasmides ou des génomes, circulaires ou non. Ce manuscrit de thèse présente ces aspects de la métagénomique (extraction, séquençage, annotation, comparaison, assemblage) sur l'environnement sol, en se basant sur une prairie anglaise (Park Grass, Rothamsted Research) étudiée depuis plus de 150 ans. Les communautés microbiennes prédominantes ont été partiellement caractérisées, leur potentiel fonctionnel comparé à d'autre environnements majeurs de notre planète (océans, sédiments, neige, etc.). Parce que l'assemblage de ces données est très limité dû à une trop grande diversité, des expérimentations ont été faites en microcosmes afin de stimuler une partie de la communauté avant de générer de nouveaux jeux de données, hautement simplifiés. Cette approche a permis l'assemblage et l'étude structurelle de génomes correspondant à des espèces résistant à des conditions extrêmes (par exemple un apport considérable de mercure, ou de métaux lourds).Lorsque l'on regarde la métagénomique dans sa globalité, les perspectives apparaissent clairement : usant d'outils de plus en plus performants (séquençage, annotation, assemblage, etc.), les microbiologistes peuvent d'ores et déjà récolter le fruit de plus de trois milliards d'années d'évolution et d'adaptation microbienne.