Caractérisation in situ du contenu génomique de virus d'archées méthanogènes au sein de bioprocédés de digestion anaérobie de déchets organiques

par Vuong quoc hoang Ngo

Projet de thèse en Sciences de l'environnement

Sous la direction de Théodore Bouchez et de Ariane Bize.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Agriculture, Alimentation, Biologie, Environnement, Santé (2015-.... ; Paris) , en partenariat avec HBAN - Hydrosystèmes et bioprocédés - UR IRSTEA Antony (laboratoire) et de AgroParisTech (France) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-01-2019 .


  • Résumé

    Les déchets organiques solides sont une ressource d'intérêt pour la production de molécules bio-sourcées par des bioprocédés anaérobies. Cependant, leur matrice complexe, hétérogène et variable dans le temps rend leur valorisation complexe : la bioraffinerie des déchets est en phase de recherche exploratoire. Pour établir de tels bioprocédés, il est nécessaire de réussir à contrôler finement les communautés microbiennes et les voies métaboliques exprimées. Les virus de microorganismes pourraient donc dans ce contexte servir de base au développement d'outils de biocontrôle ciblant spécifiquement certains groupes fonctionnels microbiens, notamment les archées méthanogènes, qui nuisent à la production de molécules à plus haute valeur ajoutée que le méthane. Pourtant, leurs virus sont encore peu connus, si bien que le développement de telles stratégies de biocontrôle n'est aujourd'hui pas possible. L'objectif principal de la thèse est de caractériser in situ le contenu génomique de virus d'archées méthanogènes dans des bioprocédés anaérobies de déchets organiques. Etablir le lien entre un virus et l'identité de son hôte au sein d'écosystèmes complexes est un défi puisqu'ils ne partagent pas toujours de gènes. Pour lever ce verrou, le lien entre les voies de méthanogénèse actives, les archées méthanogènes exprimant ces voies, et le contenu génomique de leur virus, sera établi grâce à une approche intégrée originale couplant des techniques de pointe en écologie moléculaire (méta-omiques, isotopie, en particulier « Stable isotope probing » SIP) et des analyses in silico classiques (génomique comparative). La diversité des familles virales et les gènes dont les fonctions sont liées au cycle de vie des virus et à l'écophysiologie des archées méthanogènes seront particulièrement examinés.

  • Titre traduit

    In situ characterization of the genomic content of viruses of methanogenic archaea in organic waste fermentation bioprocesses


  • Résumé

    Organic solid waste is emerging as an attractive resource for the production of bio-based molecules through anaerobic bioprocesses. However, waste matrix is complex, heterogeneous, and temporally variable and such features contribute to the complexity of their valorisation: organic waste biorefinery is currently in the exploratory research phase. To establish such environmental biotechnologies, the fine control of microbial communities and of expressed metabolic pathways must be achieved. Viruses of microorganisms could in this context serve as basis for the development of biocontrol tools specifically targeting certain functional microbial groups, such as methanogens that are particularly detrimental to the production of molecules more valuable than methane. However, viruses of methanogenic archaea are poorly characterized so that the development of such strategies is currently not possible. The main objective of the PhD project is to characterize in situ the genomic content of viruses infecting methanogens within anaerobic bioprocesses for organic waste valorisation. Establishing the link between a virus and its host within ecosystems is challenging since they do not systematically share common genes. To overcome this bottleneck, the link between activated methanogenesis pathways, archaea expressing these pathways and the genomic content of their viruses will be established thanks to an original integrated approach coupling state-of-the-art molecular ecology tools (meta-omics, isotopy, especially stable isotope probing SIP) and classical in silico analyses (comparative genomics). The diversity of represented viral families and the presence of genes relevant to virus life cycle and to the ecophysiology of the methanogenic hosts will be especially examined.