POLLUCLIM, Plasticité and adaptabilité à l’effet combiné de la pollution et du réchauffement climatique

RÉSUMÉ

Source :   ANR

L’objectif de POLLUCLIM est d’étudier expérimentalement la réponse à court et à long terme d’un microorganisme d’eau douce cilié, Tetrahymena thermophila, à l’effet combiné de la pollution et du réchauffement climatique. Des microcosmes de laboratoire sont utilisés sur un panel de lignées pour étudier la réponse à court terme, plasticité phénotypique mesurée par normes de réactions, et la réponse à long terme, adaptabilité mesurée par de l’évolution expérimentale. Les expériences d’évolution couplent génomique et phénotypage des cellules afin de mesurer la réponse aux stress combinés sur différents compartiments biologiques. Ce design expérimental a pour but de tester 3 hypothèses : 

1. les patrons d’interaction résultant d’une exposition à la pollution et au réchauffement climatique dépendent du background génétique des organismes et de l’intensité des stress appliqués.
2. L’adaptation à un stress (ou à une combinaison de stress) facilite la tolérance à un autre stress (ou combinaison de stress) en raison de voies mécanistiques communes.
3. L’adaptabilité dépend de l’effet mutagène des stress.

Normes de réaction et évolution expérimentale en microcosmes
Pour répondre à ces objectifs, le projet est structuré en 3 Working Packages :

• WP1 : Réponse plastique à l’effet combiné de gradients de température et de polluants

Nous construisons des niches bidimensionnelles sur de large gradient de température x polluant (les 3 polluants sont testés séparément) dans des microcosmes de laboratoire.

• WP2 : Adaptabilité à l’effet combiné de gradients de température et de polluants

Nous réaliserons de l'évolution expérimentale en conditions contrôlées en utilisant les données du WP1 pour calibrer les expériences.

• WP3 : Rôle de la mutagénèse stress-dépendante dans l’adaptabilité

Nous séquencerons les génomes de lignées testées dans le WP2 au début, au milieu et à la fin de l'expérience.

Résultats
Les premiers résultats majeurs du projet concernent :

1. Phénomique de Tetrahymena thermophila après exposition aux métaux lourds : Le taux de bioaccumulation est plus important pour le zinc que pour le cuivre, ce qui résulte en une taille cellulaire plus importante. Si la morphologie est moins impactée par une exposition au cuivre, les cellules nagent en revanche plus vite avec des mouvements plus rectilignes, suggérant l’existence d’une stratégie plastique de dispersion plus prononcée en présence de cuivre que de zinc. Nous proposons que différentes stratégies plastiques de résistance sont exprimées par T. thermophila en fonction de l’identité du métal lourd en présence.
2. Génomique de Tetrahymena thermophila : Il existe des hot-spots de polymorphismes dans le MAC correspondant aux régions centromériques des chromosomes MIC suggérant une évolution très rapide de ces régions. Cela peut s’expliquer par une compétition entre chromosomes importante lors de leur transmission (‘centromere drive’). Les gènes codant les protéines en lien avec le milieu extracellulaire évoluent plus vite que le reste du génome, suggérant une adaptabilité importante de T. thermophila aux variations environnementales. Cette importante adaptabilité pourrait être en lien avec le succès écologique important des ciliés.

ACCÈS AUX DOCUMENTS

Accès au site web du projet

Source : ANR :

• Verdonck R, Legrand D, Jacob S, Philippe H (in press) Phenotypic plasticity through disposable genetic adaptation in ciliates. Trends in Microbiology)
• Jacob S and Legrand D (2021) Phenotypic plasticity can reverse the relative extent of intra and interspecific variability across a thermal gradient. Proc R Soc B-Biol Sci, 288:20210428