Les lacs alpins révèlent l’importance des virus dans les milieux d’eau douce
Les virus font partie des entités biologiques les plus abondantes sur Terre, et on les retrouve dans de nombreux habitats, y compris les rivières et les lacs, et dans certains des environnements les plus hostiles. Ils ont un impact sur les communautés bactériennes et peuvent influencer la dynamique de leur évolution, le processus de minéralisation, le transfert d’énergie entre les niveaux trophiques et l’émission de gaz à effet de serre. Bien qu’ils contrôlent d’importants processus écologiques dans les systèmes aquatiques, les facteurs régissant la dynamique et les fonctions écologiques de la communauté virale des milieux d’eau douce sont encore méconnus. Le projet metaVir-Alp, soutenu par le programme Marie Skłodowska-Curie, a comblé ce manque de connaissances, en se concentrant sur les communautés virales présentes dans les eaux douces, qui sont particulièrement importantes pour la région alpine et d’autres zones de l’UE. Les scientifiques ont caractérisé la diversité génétique, la structure et la fonction des communautés virales et bactériennes des systèmes d’eau douce le long d’un gradient altitudinal combinant métagénomique, microbiologie et calcul avancé. «Nous avons recouru aux lacs alpins menacés comme système modèle», explique la Dre Federica Pinto, coordinatrice du projet. «Plus précisément, nous nous sommes intéressés à quatre sédiments lacustres qui sont des hauts lieux du cycle du carbone en raison de l’important dépôt de carbone transmis par voie terrestre et des dégagements de gaz à effet de serre.» Un meilleur examen du virome Une session de pré-échantillonnage a été menée dans un premier temps pour mettre en œuvre et valider les protocoles relatifs aux différentes étapes, y compris la collecte d’échantillons, la production d’échantillons enrichis en virus et la préparation d’une bibliothèque de viromes. La seconde étape consistait en deux autres sessions sur le terrain qui ont permis aux chercheurs de créer un ensemble de données complet comprenant des données physicochimiques et des profils d’abondance des virus et microbes pour chaque lac. Les scientifiques ont également produit une banque ADN de 34 communautés microbiennes et 34 communautés virales grâce au séquençage à haut débit. «Ces deux ensembles de données complets qui s’étendent sur les dimensions temporelles et spatiales du lac sont très précieuses pour appuyer les études actuelles et futures sur les communautés microbiennes et virales d’eau douce des lacs alpins», explique la Dre Pinto. Les résultats ont montré que le choix de la taille des pores des filtres est important lorsque l’on utilise la filtration comme méthode d’enrichissement en virus pour le séquençage à haut débit. En outre, étant donné que les échantillons enrichis en virus contenaient une portion considérable de taxons microbiens, une attention particulière devrait être apportée à l’étape du prétraitement informatique des métagénomes avant de procéder à une nouvelle analyse. Ces limitations dans les études des viromes ont été validées dans des ensembles de données publics où les distorsions étaient encore plus importantes. Le virome fait référence à la collection d’acides nucléiques, ARN et ADN, qui forment la communauté virale associée à un écosystème donné. «Nos résultats serviront donc de base pour des examens plus informés et plus précis de viromes à l’avenir», déclare la Dre Pinto. De nouveaux génomes microbiens étudiés De plus, le développement d’une voie métagénomique informatique propre aux virus facilitera la caractérisation de nouveaux groupes viraux et la compréhension de la structure de l’assemblage viral dans les environnements naturels. Les scientifiques ont également caractérisé génétiquement la Cyanobacteria, Tychonema bourrellyi. Cette espèce importante peut produire des neurotoxines nocives pour la santé humaine et animale. En outre, trois nouveaux génomes microbiens de potentiels symbiotes d’organismes cyanobactériens ont été récupérés et assemblés. metaVir-Alp aidera les microbiologistes, les bio-informaticiens et les limnologues, en produisant la première base de données métagénomiques sur des communautés virales présentes dans des sédiments d’eau douce, intégrant à la fois les nouveaux échantillons du projet et les quelques échantillons disponibles dans la documentation. «Ce travail ouvrira la voie à de nouvelles recherches dans la microbiologie basique et appliquée des milieux d’eau douce et comblera les lacunes dans la virologie environnementale en créant une base de données très précieuse de séquences de viromes», conclut la Dre Pinto.
Mots‑clés
metaVir-Alp, virome, microbien, bactérie, métagénomique, lacs alpins, virus, base de données
