Doctorant : Maxime Beauvais, Directeurs de thèse HDR : François-Yves Beauvais (LOMIC) et Pierre Galand (LECOB)
Thèse soutenue le 15 décembre 2023

Les communautés microbiennes marines sont le moteur des cycles biogéochimiques et abritent une immense diversité d’organismes et de fonctions liés dans un réseau complexe d’interactions et de dépendances métaboliques. Les vitamines B1 et B12 sont rares dans l’océan et sont des cofacteurs essentiels pour le phytoplancton et les bactéries, car la plupart ne peuvent pas les produire de-novo (ils sont auxotrophes). Ces observations suggèrent que les interactions biotiques sont essentielles aux échanges de vitamines dans l'océan, mais la manière dont les auxotrophes interagissent avec les producteurs et comment ces interactions évoluent au fil du temps demeure inconnue. Pour répondre à cette question, nous avons réalisé une analyse métagénomique d'une série temporelle menée sur 7 ans dans une station côtière de Méditerranée Nord-Ouest (SOLA), couplée à des bio-essais et des expériences de microcosmes. Nous avons montré une succession saisonnière et récurrente de différents producteurs potentiels de B12, dominés par les archées en hiver et les bactéries en été, qui pourraient utiliser respectivement les voies de production anaérobie et aérobie de B12. Une redondance fonctionnelle a été observée dans les voies de production de B12, assurant une assurance écologique contre les perturbations environnementales. Nous avons également observé une forte saisonnalité des métabolismes liés à l’utilisation de précurseurs de B1 en été (i.e., HMP/cHET), dominés par les auxotrophes au HMP et en une moindre mesure, par les doubles auxotrophes aux HMP et cHET. Nous avons observé une proportion élevée de producteurs de B1 et d’auxotrophes aux cHET et HMP auxotrophes à SOLA par rapport à d'autres régions océaniques. Enfin, une analyse des réseaux basés sur les métagénomes a montré des cooccurrences récurrentes entre des organismes complémentaires pour leurs besoins en vitamines B1 et B12. La nature de ces complémentarités métaboliques change au cours des saisons, ce qui suggère différents schémas d’interactions potentiels. Enfin, des expériences d'amendement en vitamines B12, B1 et en précurseurs menées en microcosmes ont démontré leur rôle dans la structuration des communautés microbiennes et ont confirmé l'existence de complémentarités métaboliques changeantes au cours de l'année. En explorant les schémas à long terme de la saisonnalité et des complémentarités des vitamines B et de leurs précurseurs, nos travaux constituent un premier pas vers la compréhension de la nature des interactions mutualistes basées sur les vitamines et de leur rôle dans la structuration des communautés microbiennes saisonnières dans l'océan.

Mots clefs : Métagénomique | Séries temporelles | Communautés fonctionnelles | Vitamines B1 et B12 |
Interdépendances métaboliques