Etude génomique, métagénomique et physiologique de la diversité pigmentaire chez les cyanobactéries du genre synechococcus

par Florian Humily

Thèse de doctorat en Océanographie biologique

Sous la direction de Frédéric Partensky.

Soutenue en 2013

à Paris 6 .


  • Résumé

    Les picocyanobactéries du genre Synechococcus sont présentes dans tous les types d'environnements marins. Cette ubiquité s'explique en partie par la grande diversité pigmentaire de ces cellules, leur permettant de capturer efficacement la lumière sur une large gamme spectrale. La plupart des souches ont une composition pigmentaire fixe mais certaines sont capables d'ajuster leur pigmentation en fonction de la lumière incidente par un processus physiologique appelé acclimatation chromatique de type IV (AC4). Une approche de métagénomique ciblée originale, combinant des techniques sophistiquées, a été développée afin d'étudier la diversité et la distribution des différents types pigmentaires de Synechococcus in situ. L'intérêt de cette approche a pu être démontré après des optimisations spécifiques. La disponibilité de 25 nouveaux génomes de Synechococcus a permis de faire d'importantes avancées sur la compréhension du mécanisme d'AC4. Un cluster de 4 à 6 gènes, codant pour une phycobiline-lyase et plusieurs régulateurs transcriptionnels, est systématiquement présent chez toutes les souches capables de cette plasticité phénotypique. Deux configurations bien distinctes de ce cluster, nommées AC4-A et AC4-B, ont été découvertes et se retrouvent dans des lignées différentes de Synechococcus. Ces deux types de clusters auraient été soumis à des processus évolutifs distincts. Par ailleurs, certaines singularités phénotypiques entre les souches possédant ces deux types de clusters génomiques ont pu être démontrées. Ce travail de thèse soulève de nouvelles hypothèses sur la régulation de cette plasticité phénotypique ainsi que sur les mécanismes biochimiques associés.


  • Résumé

    Picocyanobacteria of the Synechococcus genus are present in all marine environments. This ubiquity is partly explained by the large pigment diversity found within this genus, allowing them to efficiently capture photons over a broad spectral range. Most strains have a fixed pigmentation but some of them are able to match their pigmentation with the ambient light quality by a physiological process called type IV chromatic acclimation (CA4). An original targeted metagenomics approach, combining sophisticated techniques, was developed to study the diversity and distribution of pigment types of Synechococcus in situ. The interest of our approach has been demonstrated after specific optimizations. Availability of 25 new genomes of Synechococcus has allowed us to make significant advances in the understanding of molecular mechanism of CA4. A cluster of 4 to 6 genes, encoding a phycobilin lyase and several transcriptional regulators, is consistently present in all strains capable of this phenotypic plasticity. Two distinct configurations of this cluster, named CA4-A and CA4-B, have been discovered and were found in different Synechococcus lineages. These two types of clusters have undergone distinct evolutionary processes. In addition, some phenotypic peculiarities between strains having these two types of genomic clusters have been demonstrated. This thesis raises new hypotheses about the regulation of this phenotypic plasticity as well as the biochemical mechanisms involved.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (314 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 239-276

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  • Cote : T Paris 6 2013 114
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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : M-230714003
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