Interactions hôte-virus à travers d’un gradient de pH du sol à l'échelle communautaire et individuelle

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Abstract
Les virus du sol sont capables d'influencer la structure de la communauté microbienne et le fonctionnement de l'écosystème en affectant l'abondance des cellules hôtes par lyse et par leurs caractéristiques à transférer des gènes entre les hôtes. Bien que notre compréhension sur la diversité et la fonction virales s’améliore, la connaissance des interactions hôte-virus dans le sol reste limitée. Pour mieux comprendre les interactions hôte-virus, un gradient du sol à long terme manipulé par le pH dans lequel la communauté microbienne change à travers, a été étudié. Les principaux objectifs de cette thèse ont consisté à (1) déterminer l'influence de la structure de la communauté microbienne et du pH du soil sur les virus par séquençage d’ADN haut-débit (Chapitre II), (2) déterminer l’infectivité des populations virales à partir de niches de sol co-localisées et non co-localisées avec son hôte grâce à une approche de l’essai de plaque combinée à un séquençage hybride (Chapitre III), (3) identifier les populations virales infectant des groupes fonctionnels microbiens spécifiques du sol, en particulier les méthanotrophes (Chapitre IV) et les nitrifiants (Chapitre V ), à l’aide d’une sonde isotopique stable à l'ADN. Nos premiers résultats ont montré que la structure de la communauté virale change selon le pH du sol, ce qui souligne que la communauté virale est étroitement liée aux populations hôtes. L’analyse de CRISPR systèmes a révélé des interactions virus-hôte dynamiques, avec le nombre et la taille des CRISPR systèmes distincts selon le soil à pH contrasté. L’analyse taxonomique de cette CRISPR systèmes suggère que les virus jouent un rôle essentiel dans la composition et de la fonction de la communauté procaryote du sol. Les processus co-évolutionnaires entre l'hôte (le système de restriction-modification et le CRISPR-Cas système) et les populations virales co-localisées (la mutation d’une séquence espaceur « spacer » et la méthyltransférase codée par le virus) fournissent des preuves de l'adaptation locale et que les interactions virus-hôte jouent un rôle important dans la susceptibilité d'un hôte à l'infection et par conséquent la régulation des populations bactériennes du sol. L'ADN-SIP-métagénomique ciblant des groupes fonctionnels microbiens spécifiques a permis l’analyse des populations hôte-virus individuelles. Le suivi du flux de carbone à travers les populations procaryotes et virales a révélé des interactions actives entre les virus et les hôtes méthanotrophes et nitrifiants, et les préférences de niches de pH du sol. Notre étude a montré une preuve de transfert horizontal de gènes et des gènes métaboliques auxiliaires codés par le virus, indiquant que les virus contribuent de manière significative aux cycles biogéochimiques dans le sol, tels que le carbone (les gènes qui codent pour les familles GH, peptidases et la sous-unité C de méthane monooxygénase particulaire), et l'azote (les gènes qui codent pour la nitrogénase et le cytochrome cd1-nitrite réductase). Dans l’ensemble, ces résultats ont montré que les virus du sol sont des régulateurs importants des communautés microbiennes par la lyse spécifique de l’hôte et des interactions dynamiques virus-hôte.

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