Microbiontes : Interactions fonctionnelles adaptatives des alliances hôte-microbionte en réponse à des contraintes écologiques

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L'objectif général de ce programme de recherche est d'identifier des interactions fonctionnelles adaptatives des alliances hôte-microbes chez les Animaux dans des contextes écologiques contrastés afin de mieux comprendre les contributions des communautés microbiennes endogènes appelées microbiontes, à la biologie de leur hôte. Ce programme de recherche novateur cible un phénomène majeur qui façonne l'évolution du vivant: les symbioses. En effet, les Animaux ont pu évoluer pour occuper différentes niches écologiques en forgeant des alliances stratégiques avec des communautés de micro-organismes colonisant leurs surfaces corporelles. Les gènes de ces communautés microbiennes résidentes codent pour des traits qui sont absents du génome de leur hôte. Ainsi, les relations mutualistes à l'intérieur de ces communautés microbiennes résidentes d'une part et avec leur hôte, d'autre part, confèrent au «super organisme» résultant un avantage adaptatif. Ces communautés font face à des pressions de sélection très complexes : contrairement aux communautés environnementales du sol ou de l'eau, les microbiontes sont non seulement confrontés à la compétition interspécifique, mais également à des pressions de sélection inhérentes à la valeur adaptative de leur hôte. Afin de mieux comprendre et prédire le potentiel adaptatif des alliances hôte-microbiontes, il est essentiel d'identifier des interactions fonctionnelles adaptatives entre ces partenaires, soit en recherchant la signature de la sélection dans les gènes exprimés chez les symbiontes et leur hôte. Dans ce but, nous caractériserons, dans des conditions naturelles, un système modèle de populations hôte-microbionte comparables, dont certaines ont connu des conditions environnementales stables (témoin) et d'autres, une perturbation environnementale récente exerçant une forte pression de sélection : l'exposition chronique aux métaux. Celle-ci affecte autant les microorganismes que les Poissons. La perchaude, Perca flavescens, est le modèle d'hôte car les effets de la contamination métallique sur cette espèce sont bien documentés. Notre modèle d'étude est un système de quatre lacs comprenant deux sites contaminés aux métaux et deux sites témoins. Je propose cinq objectifs spécifiques de recherche qui porteront sur (1) la différenciation taxonomique et fonctionnelle de microbiontes intestinaux de Perchaudes, dans un contexte d évolution adaptative et (2) l'identification de régions génomiques de l'hôte contrôlant le recrutement des différents symbiontes. Abordé dans un contexte naturel de perturbation récente, cette thématique de recherche apportera des éléments de réponse à des questions fondamentales en évolution, et des avancées majeures dans notre compréhension de l'importance du rôle physiologique des microbiontes, tant en recherche biomédicale (obésité, maladie de Crohn, cancer colorectal) qu'en agronomie (immunité, performances zootechniques) ; ce qui assurera des opportunités de formation transdisciplinaires. À court terme, la caractérisation des interactions fonctionnelles hôte-microbionte, notamment en identifiant des réseaux taxonomiques et fonctionnels perturbés ou non, permettra de développer des outils diagnostiques de la capacité de résilience d’un microbionte. Ces applications seront très novatrices en recherche biomédicale, agronomie et ecotoxicologie. À moyen terme, l’identification de régions génétiques de l’hôte associées au recrutement ciblé de symbiontes, et à la régulation de leurs fonctions sera déterminante en agronomie pour le développement de programmes de recherche de sélection de lignées génétiques ayant la capacité de recruter un microbionte hautement résilient et résistant aux pathogènes.