Nouveaux génomes de cyanobactéries antarctiques pour la phylogénomique, la taxonomie et la recherche des adaptations génomiques à l'environnement

Abstract

L’objectif de ce mémoire consiste à caractériser et à déterminer les particularités génomiques de souches de cyanobactéries antarctiques de la collection BCCM (Belgian Coordinated Collections of Microorganisms), à l’aide de l’outil bioinformatique « GEN-ERA » qui utilise différents logiciels pour les analyses génomiques et phylogénétiques. L’étude s’est fait en différentes étapes : (1) l’assemblage des génomes et leur comparaison par ANI (Average Nucleotide Identity) ; (2) l’analyse du taux de contamination et la sélection de souches ; (3) l’étude phylogénomique et la réalisation d’arbres phylogénétiques ; (4) la détermination taxonomique des souches ; (5) la détermination de la fonction de gènes spécifiques, de voies métaboliques et des métabolites secondaires. Les résultats obtenus indiquent que les souches de la collection étudiées présentent des séquences non-cyanobactériens, tels que provenant de protéobactéries par exemple, ce qui confirme le caractère non-axénique des souches. Nous avons sélectionné six souches de bonnes qualités génomiques pour la suite des analyses. Celles-ci sont réparties au sein de trois familles de cyanobactéries : Oscillatoriaceae (3 souches), Leptolyngbyaceae (1 souche) et Nostocaceae (2 souches). Nous nous sommes ensuite focalisés sur les Oscillatoriaceae. Un arbre phylogénomique a été inféré et a servi de support pour la détermination taxonomique. Quatre banques de données taxonomiques ont été utilisées (NCBI, GTDB, SILVA, CyanoSeq) montrant des discordances entre elles, rendant la détermination des taxons difficile. Un embranchement comprenant trois de nos souches de la collection a été associé au genre Laspinema. Avec les résultats de ANI et GGDC, nous mettons en évidence l’existence de cinq nouvelles espèces au sein de ce genre, dont deux représentées par des souches de la collections BCCM/ULC et notamment une espèce ne présentant que des souches d’origine antarctique. Nous avons ensuite réalisé des analyses de gènes fonctionnels spécifiques et de métabolites secondaires. Le genre entier aurait perdu la voie de béta-oxydation et aucun gène spécifique à l’ensemble du genre n’a été identifié. Cependant, jusqu’à 14 métabolites secondaires ont été identifiées dans les génomes d’Oscillatoriaceae bien que les génomes de souches d’origine antarctique présentent un nombre nettement plus faible de métabolites secondaires. Avec nos analyses, nous n’avons pas trouvé de métabolites ou de voies spécifiques aux souches antarctiques qui justifieraient leurs résistances au froid et aux UVs.