Physiological and ecological aspects of Methanomassiliicoccales in terrestrial and aquatic environments
Aspects physiologiques et écologiques des Methanomassiliicoccales dans des environnements terrestres et aquatiques
Résumé
Methanomassiliicoccales (MX) belong tothe recently discovered methyl-dependenthydrogenotrophic methanogenic (MDHM) archaea.These archaea are divided into two phylogeneticclusters that reflect their adaptations to digestive (‘hostassociated’)or non-digestive (‘free-living’)environments. So far, our knowledge about them islimited to studies focused on digestive environments.Many questions remain about the lifestyle andadaptations of representatives of the ‘free-living’cluster in non-digestive ecosystems. The aim of thisthesis was to improve our knowledge of the biology ofMX by investigating their distribution, diversity,abundance, as well as their metabolic andphysiological potentials in non-digestive habitats.Diversity and abundance analyses were carried out ona panel of samples of various natures and originsrevealed a low abundance and a low taxonomicdiversity of MX in the investigated environments.Cultural approaches have enabled growth and asignificant enrichment of MX from a microcosmincubated with freshwater sediments from which ametagenomic analysis enabled the reconstruction ofa high-quality metagenome assembled genome(MXMAG1) corresponding to a new candidatespecies, belonging to the ‘free-living’ cluster. Theanalysis of this MAG showed that this MAGpossesses set of genes involved in the response andregulation of various environmental stresses (ex.: pH,heavy metals) and in MDHM. Finally, co-occurrencenetworks analyses based on diversity data revealedthe co-occurrence of MX with bacteria commonlydetected in digestive environments and reported toform syntrophic relationships with methanogenicarchaea.
Les Methanomassiliicoccales (MX) sont des archées méthanogènes hydrogénotrophes méthyle-dépendantes (MHMD) réparties en deux clusters phylogénétiques reflétant leurs adaptations aux écosystèmes digestifs (host-associated) ou non-digestifs (free-living). Nos connaissances les concernant se limitent surtout à des études centrées sur des milieux digestifs. De nombreuses questions demeurent sur le mode de vie et les adaptations des représentants du cluster free-living dans des habitats non-digestifs. Cette thèse visait à améliorer nos connaissances sur leur biologie en étudiant leur distribution, leur diversité, leur abondance et potentiels métaboliques et physiologiques dans des habitats non-digestifs. Des analyses de diversité et d’abondance sur un panel d’échantillons de natures et d’origines variées ont permis de mettre en évidence la faible abondance et diversité taxonomique des MX dans les échantillons criblés. Des approches culturales ont permis d’obtenir un enrichissement significatif en MX à partir d'un microcosme inoculé avec des sédiments d'eau douce. Une analyse en métagénomique de cet enrichissement a permis la reconstruction d'un metagenome assembled genome (MXMAG1) de grande qualité correspondant à une nouvelle espèce candidate affiliée au cluster free-living. Son analyse a révélé la présence des gènes impliqués dans la réponse et la régulation de stress environnementaux (ex : pH, métaux lourds) et ceux impliqués dans la MHMD. Enfin, des analyses en réseaux de cooccurrence basées sur des données de diversité ont révélé la cooccurrence des MX avec des taxa bactériens inféodés aux tractus digestifs et connus pour entretenir des relations syntrophiques avec des archées méthanogènes.
Origine : Version validée par le jury (STAR)