ANCESSTRAM — ANCESSTRAM: Reconstruction des caractéristiques des straménopiles ancestraux pour comprendre leur évolution et leur succès écologique

Les straménopiles (ou hétérokontes) forment l’un des principaux phylums eucaryotes et présentent une vaste diversité de formes, la plupart unicellulaires, comme chez les diatomées et des nombreux flagellés hétérotrophes, mais aussi multicellulaires chez les algues brunes. Ils montrent des styles de vie très divers (libres, parasites, photosynthétiques, hétérotrophes) et colonisent tous les environnements, notamment la mer, où ils sont très abondants et occupent des positions clés de la chaine trophique comme producteurs primaires (e.g., diatomées) et prédateurs de bactéries. Récemment, plusieurs nouvelles lignées de straménopiles, appelées MAST (MArine STtramenopiles), ont été identifiées parmi les espèces les plus abondantes du plancton marin. D’autres straménopiles sont des importants parasites d’animaux et de plantes (comme Blastocystis et les oomycètes) et représentent des menaces sanitaires et économiques très graves. Cependant, malgré leur importance écologique et socioéconomique, la génomique de la plupart des straménopiles, leur évolution et les caractéristiques des espèces ancestrales qui pourraient aider à expliquer leur énorme diversité et leur importance écologique actuelles restent très méconnues. Nous allons étudier ces questions avec une double approche : 1) Le séquençage des génomes et des transcriptomes de 20 espèces de straménopiles avec des positions phylogénétiques basales pour inférer le contenu en gènes et les caractéristiques génomiques de leurs ancêtres par génomique comparative et phylogénomique ; 2) L’étude des espèces marines dans la baie de Villefranche à plusieurs profondeurs pendant 2 ans par microscopie, cytométrie en flux et méthodes moléculaires (séquençage massive de gènes 18S rRNA et métatranscriptomique en utilisant les nouveaux génomes comme référence), combinée à des expériences de manipulation du planton pour identifier les paramètres biotiques (e.g., prédation) et abiotiques (e.g., température, pH) qui régulent la taille et la composition des populations de straménopiles marins. Avec ces approches, ANCESSTRAM produira plusieurs types de résultats : 1) Mise en culture de nouveaux MAST ; 2) séquences génomiques complètes et transcriptomes de 20 straménopiles (nouvelles espèces et souches de collection) ; 3) caractérisation de la diversité et la dynamique des straménopiles en surface et en profondeur dans la baie de Villefranche pendant 2 ans ; 4) séquences des gènes exprimés par les communautés planctoniques de surface et de profondeur de Villefranche (métatranscriptomes) ; 5) données qualitatives et quantitatives sur la présence et l’identité des straménopiles dans la baie de Villefranche ; 6) une phylogénie résolue des straménopiles basée sur des centaines de marqueurs conservés ; 7) l’identification des gènes présents dans des nœuds ancestraux de la phylogénie des straménopiles, comme chez les ancêtres des groupes photosynthétiques ou des parasites ; et 8) l’identification des gènes acquis par transfert horizontal qui puissent avoir été impliqués dans des adaptations comme le parasitisme d’hôtes animaux et végétaux ou la photosynthèse. Notre projet produira des connaissances nouvelles sur ces organismes divers et écologiquement importants et aidera à mieux comprendre l’histoire évolutive des straménopiles qui affectent aux activités humaines (les parasites humains et des plantes comme Blastocystis et les oomycètes), et l’origine des gènes qui les différencient des espèces libres. Ces gènes pourront devenir des nouvelles cibles pour les combattre plus efficacement. Les nouvelles séquences génomiques et transcriptomiques donneront des pistes pour expliquer l’extraordinaire plasticité phénotypique de ce groupe et ses multiples modes de vie. Finalement, les études écologiques et métatranscriptomiques serviront à identifier les gènes exprimés sous des contraintes environnementales diverses et nous renseigneront sur les raisons de leur remarquable succès écologique dans les milieux marins.