PHYCOVIR : diversité et impact des virus sur la culture intensive de microalgues en milieu ouvert

PHYCOVIR : diversity and dynamics of viruses in a high-density microalgae culture

• Auteur / Autrice : Emily Chase
• Direction : Guillaume Blanc, Christelle Desnues
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océanographie
• Date : Soutenance le 15/12/2021
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences de l'Environnement (Aix-en-Provence ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut méditerranéen d'océanologie (MIO) (Marseille ; Toulon) - Méditerranée Infection
• Jury : Président / Présidente : Sophie Bonnet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bertrand Barrut, Anne-Claire Baudoux, Jean François Nom
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Roumagnac, Gwenaël Piganeau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Virophages

Métagénome

Bioinformatique

Microalgues

Mots clés libres

High rate algal pond

Microalgue

Nucleocytoviricota

Marnaviridae

Polinton- like viruses

High rate algal pond

Microalgae

Nucleocytoviricota

Marnaviridae

Polinton- like viruses

Résumé

Ce travail de thèse a été consacrée à l'étude d'un bassin de culture de microalgues (HRAP) avec l'objectif d'examiner les épisodes de mortalité massive, dont la cause est inconnue. Nous avons testé l'hypothèse que des virus de microalgues pourraient être responsables. Cette étude représente la première tentative d'exploration de la diversité virale dans un HRAP, en même temps que la collecte de données des hôtes potentiels grâce au métabarcodage 18S. L’analyse bioinformatique de métagénomes a permis d’identifier des virus présents dans le HRAP, et la dynamique de leurs populations a été suivie par (RT)-qPCR sur une série d'échantillons d'eau prélevés sur deux ans de culture. Ces virus appartiennent à la famille Marnaviridae (Ordre des Picornavirales ; virus à ARN), les Nucleocytoviricota de la famille Phycodnaviridae et de la famille Mimiviridae, un membre de la famille Lavidaviridae (virophage), et les « polinton-like viruses » (PLVs), tous ayant des associations connues avec les microalgues. Le dernier chapitre de la thèse décrit une étude bioinfomatique des séquences génomiques d’algues vertes unicellulaires du genre Tetraselmis qui a permis d’identifier et de caractériser des formes virales intégrées (i.e., ADN viral inséré dans les chromosomes de l’algue) apparentées au virus Tsv-N1, aux PLVs mis en évidence dans le HRAP, ainsi qu’au virus géant TetV-1. Cette analyse étend nos connaissances sur la diversité des virus des Tetraselmis et la complexité des interactions biologiques et évolutives entre ces partenaires.

This thesis is devoted to the study of an industrial scale microalgae culturing system, called a high rate algal pond (HRAP), situated in Palavas-les-Flots, France. The objective of the study was to investigate culture crashes (i.e. microalgae die-offs) occurring in the HRAP, of which the source is unknown. We hypothesized that microalgal viruses were contained within the culture, and could potentially cause or contribute to the microalgae die-offs. We assessed the viral diversity by sequencing both RNA and DNA viromes. Using in silico analyses, putative viruses were identified in the HRAP, and tracked over a series of water samples taken over two years of culturing by (RT)-qPCR methods. A number of putative viruses of microalgae were uncovered. These include key players such as family Marnaviridae, families Phycodnaviridae and Mimiviridae (so-called “giant viruses”), a member of family Lavidaviridae (i.e. a virophage), and polinton-like viruses (PLVs), all with known associations to microalgae. An in-depth exploration of these key players was conducted, and host inferences were made using 18S metabarcoding, coupled with dynamics data from our (RT)-qPCR approach. The results are a comprehensive look at HRAP viruses. Finally, the thesis describes a bioinformatic study of the genomic sequences of unicellular green algae of the genus Tetraselmis to identify and characterize integrated viral forms related to the Tsv-N1 virus, to the PLVs identified in the HRAP, and to the giant TetV-1 virus. This analysis extends our knowledge on the diversity of Tetraselmis viruses.