Identification des acteurs clés du microbiote intestinal sur la base d'une référence unifiée pour un framework standardisé de métagénomique quantitative et d'analyse métabolique

Identification of key players in the gut microbiota based on a unified reference for a standardized quantitative metagenomics and metabolic analysis framework

• Auteur / Autrice : Marianne Borderes
• Direction : Marie-France Sagot, Susana Vinga
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Bioinformatique
• Date : Soutenance le 06/07/2021
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Evolution Ecosystèmes Microbiologie Modélisation
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Cristina Vieira-Heddi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie-France Sagot, Susana Vinga, Fabien Jourdan, Daniel H. Huson, Lilia Boucinha, Ludovic Cottret, Mahendra Mariadassou
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Fabien Jourdan, Daniel H. Huson

Mots clés

Mots clés contrôlés

Métagénomique

Flore intestinale

Bioinformatique

Mots clés libres

Métagénomique

Binning

Microbiote intestinal human

Catalogue de gènes

Analyse métabolique

Metagenomics

Binning

Human gut microbiota

Gene catalog

Metabolic analysis

Résumé

Dans ce travail de thèse, nous avons adressé certains des problèmes méthodologiques pour caractériser le fonctionnement de grandes et complexes communautés microbiennes à partir de données métagénomiques. Nous nous sommes concentrés sur le microbiote intestinal humain qui joue un rôle clé dans la santé humaine au travers des fonctions métaboliques et immunitaires essentielles qu’il réalise. Tout en étant d’un intérêt majeur, la caractérisation de ces fonctions en lien avec le métabolisme de l’hôte reste difficile. Cela est notamment dû à la difficulté d’associer les gènes, et donc les fonctions, aux différents microorganismes du microbiote intestinal. Nous présentons le développement d’un framework standardisé de métagénomique quantitative et d’analyse métabolique basé sur une référence unifiée. Pour ce faire, nous avons pris comme point de départ le catalogue de gènes non redondants de référence qui est le plus communément utilisé pour le microbiote intestinal humain, appelé le Integrated Gene Catalog, et nous avons conduit une évaluation afin de déterminer la méthode de binning la plus adéquate pour regrouper les gènes de ce catalogue en bins au niveau de l’espèce, correspondants à des espèces connues et inconnues.

In this PhD work, we addressed some of the methodological issues to characterize the functioning of large and complex microbial communities based on metagenomic data. We focused on the human gut microbiota which plays a key role on the human health by exercising several essential metabolic and immunological functions. While being of crucial interest, the characterization of such functions in relation to the host remains challenging. This is notably due to the difficulty of associating the genes, therefore the functions, to the microorganisms inhabiting the gut microbiota. We present the development of a standardized quantitative metagenomics and metabolic analysis framework based on a unified reference. To this purpose, we have taken as the starting point the most used reference non-redundant gene catalog for the human gut microbiota, the Integrated Gene Catalog, and we conducted an evaluation to determine the most suitable binning method to group the genes of this catalog into species-level bins, corresponding to known and unknown species.