Du gène à l'écosystème : une étude intégrative des polysaccharides dépolymérases associés aux virus marins

From gene to ecosystem : an integrative study of polysaccharide depolymerases bound to marine viruses

• Auteur / Autrice : Pierre-Yves Mocaër
• Direction : Anne-Claire Baudoux, Nathalie Simon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance le 12/12/2019
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la nature et de l'Homme - Évolution et écologie (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Adaptation et diversité en milieu marin (Roscoff, Finistère ; 2005-....)
• Jury : Président / Présidente : Pascal Claquin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François Thomas, Claire Geslin, Christian Tamburini
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alexandra Zoe Worden, Rob Lavigne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cycles biogéochimiques

Diversité microbienne

Bactériophages

Bactéries marines

Polysaccharides microbiens

Écologie marine

Mots clés libres

Virus marins

EPS dépolymérase

Exopolysaccharides

Tailspike

Biogéochimie

Matière réfractaire

Phages

Polysaccharides

Marine viruses

EPS depolymerase

Biogeochemistry

Résumé

Les virus constituent une force motrice pour le fonctionnement des écosystèmes marins. En tuant leur hôte par lyse cellulaire, ils influencent la diversité microbienne et les cycles biogéochimiques globaux. Dans cette étude, je me suis intéressé à l’implication des polysaccharide dépolymérases (ou EPS dépolymérases) associées aux virus de bactéries (phages) dans la régulation des activités virales et leurs conséquences sur la biogéochimie océanique. Ces enzymes confèrent aux phages la faculté de dégrader les exopolysaccharides (EPS) excrétés par leurs hôtes avant d’atteindre leurs récepteurs membranaires. Nous avons étudié de façon intégrative, du gène à l’écosystème, les EPS dépolymérases associées à 2 phages modèles (Podoviridae). Une combinaison d’approches a révélé que les gènes codant pour ces activités sont génétiquement éloignés des séquences connues. Une étude approfondie de l’une de ces enzymes (Dpo31, associée au phage de Cobetia marina) suggère son appartenance aux glycoside hydrolases et révèle une architecture moléculaire nouvelle. De plus, une expérience en microcosme a montré que les dépolymérases virales réduisent la biodisponibilité des EPS et participent à la production de matière réfractaire dans le milieu naturel. Compte tenu de la prédominance des virus dans l’océan, ce processus jusqu'ici négligé pourrait avoir des implications biogéochimiques importantes.

Viruses represent a driving force for the functioning and evolution of marine ecosystems. Through the lysis of their hosts, viruses profoundly influence the diversity and biogeochemistry of the ocean. In this study, I investigated the implications of polysaccharide depolymerases (or EPS depolymerases) associated to bacterial viruses (phages) in the regulation of viral activities and their consequences on ocean biogeochemistry. They confer to phages the ability to degrade the exopolysaccharides (EPS) excreted by their hosts in order to access their membrane receptors. Here, we studied integratively, from gene to ecosystem, the EPS depolymerases associated to 2 model phages (Podoviridae). A combination of approaches revealed that the genes encoding these activities are genetically distant from known sequences. An in-depth study showed that the enzyme Dpo31 (associated to Cobetia marina phage) is a glycoside hydrolases and revealed a novel molecular architecture. In the ocean, bacterial EPS constitute a significant pool of dissolved organic carbon. A microcosm experiment showed that viral depolymerases reduce the bioavailability of EPS and contribute to the production of refractory matter in the natural environment. Considering the predominance of viruses in the sea, this, so far, neglected process could have important implications for the functioning of the ocean.