Approches et expertises techniques

1. Approches

Les recherches développées au sein le LOMIC utilisent des approches extrêmement diversifiées allant d’expériences sur des microorganismes modèles (e.g. Ostreococcus tauri, Photobacterium angustum), jusqu’à des études de terrain lors de campagnes océanographiques, en passant par des expériences sur des communautés microbiennes en microcosmes (culture batch et chémostats) et en mésocosmes. Ces approches très complémentaires et intégratives (du gène à l'écosystème) reposent sur différentes expertises techniques.

Utilisation de microorganismes modèles

L’utilisation de microorganismes modèles permet de répondre à des questions très précises relatives à l’étude de la physiologie de ces microorganismes en réponse à différents facteurs environnementaux. L’utilisation des outils de la génétique permet de générer sur ces modèles des mutants et des lignées rapportrices (de luminescence ou de fluorescence) permettant de suivre en temps réel l’expression de gènes cibles. Cette approche constitue un moyen unique d’étudier l’écophysiologie de microorganismes mais également de développer des biosenseurs d’intérêt en écotoxicologie. Cette approche est principalement utilisée dans les axes 1 et 4 du LOMIC.

Exemples d’études : - van Ooijen G, Knox K, Kis K, Bouget FY, Millar AJ. (2012) Genomic transformation of the picoeukaryote Ostreococcus tauri. Journal of Visualized Experiment (65):e4074.
- Sanchez-Ferandin S., Leroy F., Bouget F-Y., Joux F. (2013) A new, sensitive marine microalgal recombinant biosensor using luminescence monitoring for toxicity testing of antifouling biocides. Applied Environmental Microbiology 79:631-638.

Etudes en microcosmes et mésocosmes

Les microcosmes et les mésocosmes permettent d’étudier à échelle réduite la réponse de communautés microbiennes dans conditions contrôlées à semi contrôlées. La durée de ces expériences est variable et dépend principalement du volume expérimental. Ces expériences permettent d’étudier tout à la fois les modifications de fonctionnalités et de diversité des communautés microbiennes en réponse aux variables environnementales étudiées (e.g. qualité de la matière organique). Nous utilisons également une approche originale de culture en chémostats de communautés microbiennes qui permet de maintenir pendant plusieurs semaines une croissance cellulaire proche de celle mesurée in situ grâce à l’ajout continu d’éléments nutritifs. Ces approches sont utilisées dans les axes 1, 2 et 4 du LOMIC.

Exemples d’études : - Landa, M., M. Cottrell, D. Kirchman, K. Kaiser, P.M. Medeiros, L. Tremblay, N. Batailler, J. Caparros, P. Catala, K. Escoubeyrou, L. Oriol, S. Blain and I. Obernosterer (2013) Phylogenetic and structural response of heterotrophic bacteria to dissolved organic matter of different chemical composition in a continuous culture. Environmental Microbiology doi: 10.1111/1462-2920.12242.
- Sauret C, Christaki U, Moutsaki P, Hatzianestis I, Gogou A,  Ghiglione JF (2012) Influence of pollution history on the response of coastal bacterial and nanoeukaryote communities to crude oil and biostimulation assays. Marine Environmental Research 79:70-78.
 

Etudes de terrain

Les études de terrain permettent d’aborder les communautés bactériennes de la manière la plus réaliste mais dans des conditions bien entendu plus complexes. Les campagnes océanographiques constituent des événements majeurs de notre activité de recherche associant des chercheurs de différents horizons (biologistes, chimistes, physiciens) qui permettront au final de comprendre le fonctionnement d’un écosystème dans toute sa complexité. Cette approche écosystémique est particulièrement mise en avant dans l’axe 3 du LOMIC.

Exemples d’études : - Ortega-Retuerta E., Joux F., Jeffrey W.H., Ghiglione J-F. (2013) Spatial variability of particle-attached and free-living bacterial diversity in surface water from the Mackenzie River to the Beaufort Sea (Canadian Arctic). Biogeosciences 10:2747–2759.
- Pujo-Pay M., P. Conan, L. Oriol, V. Cornet-Barthaux, C. Falco, J.-F. Ghiglione, C. Goyet, T. Moutin and L. Prieur (2011) Integrated survey of elemental stoichiometry (C, N, P) from the western to eastern Mediterranean Sea. Biogeosciences 8:883–899.
- Blain S., et al. (2007) Effect of natural iron fertilization on carbon sequestration in the Southern Ocean. Nature. 7139:1070-4.

2. Expertises techniques

 Mesures de terrain

- Acquisition/traitement des forçages in situ (anémomètre ultra son, GPS, compas numérique, météo)
- Hydrologie (SBE9/11+, rosette), hydrodynamique (drifter) et prélèvement (en milieu stratifié, pièges dérivants)
- Mesure de lumière UV/visible (PUV2500 Biospherical Instrument)

Mesures de paramètres biogéochimiques

- Dosage de l’oxygène dissous (méthode Winkler)
- Dosage des sels nutritifs (autoanalyseur Skalar)
- Dosage de l’ammonium par fluorimétrie
- Dosage du carbone et azote organique dissous (TOCV Shimadzu Analyzer)
- Dosage du C, H, N organique particulaire (CHN)
- Dosage du fer dissous
- Mesures de propriétés optiques de la matière organique dissoute colorée (absorbance, fluorescence)

Analyse de la diversité microbienne

- Empreintes moléculaires ADN et ARN
- Analyse de données de pyroséquençage
- Hybridation in situ fluorescente (CARD-FISH)
- Stable Isotope Probing (SIP)

Mesures de fonctionnalités microbiennes

- Production primaire nette et respiration communautaire/bactérienne (dosage Winkler, microélectrode)
- Production primaire particulaire et dissoute (incorporation bicarbonate ^₁₄ C)
- Production bactérienne (incorporation ^₃ H leucine / ^₃ H thymidine)
- Assimilation de différents éléments par incorporation de radioistopes (ex. phosphore et de fer) et d’isotopes stables du C et N ( ^₁₃ C et _¹⁵ N)
- Activités ectoenzymatiques par l’utilisation de substrats enzymatiques fluorescents
- Essais expérimentaux en utilisant des inhibiteurs de processus et de groupes fonctionnels (archées, bactéries nitrites ou ammonium oxidatrices par exemple).
- Technique de MAR-FISH (détection à l’échelle cellulaire de l’incorporation de composés radioactifs associée à la technique FISH)
- Analyse du transcriptome (microarray, SOLEXA, Real Time RT PCR)

Génétique microbienne

- Genetic engineering of Ostreococcus (vector design, gene functional analysis by overexpression/antisense)
- Automated monitoring of luciferase reporter by luminometry
- Bioinformatics

Observation et comptages de microorganismes

- Comptage des bactéries, phytoplancton, virus, protozoaires hétérotrophes par cytométrie en flux
- Microscopie épifluorescence (FISH, MicroFISH)
- Microscopie électronique à transmission (ultrastructure, infection virale)

Culture de microorganismes

- Culture de microalgues et de bactéries (liquide, solide, cryopréservation)
- Culture de microorganismes en condition ultra-propre (salle blanche)
- Culture de communautés bactériennes en chémostat