NANOPOULPEP AAP2020 RAPPORT SCIENTIFIQUE (ANNÉE 1) J COLOMBET - M FUSTER, H BILLARD and T SIME-NGANDO - MITI (CNRS)
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AAP2020 RAPPORT SCIENTIFIQUE (ANNÉE 1)
HEURE DE PARIS)
NANOPOULPEP
J COLOMBET
M FUSTER, H BILLARD and T SIME-NGANDO
CONTEXTE
1 • Acronyme : Nanopoulpe
• Titre long : Nature et origine d’un nouveau type d’entités planctoniques : les Aster Like Nanoparticles
Photo MET : Jonathan Colombet
200 nm
Particule minéralo-
organique (biomimétique)
Vésicule
0.2 mm – 2 cm
Virus Like Particle
Procaryote
femtoplanctonique
Des entités inconnues
abondantes!
RAPPORT INTERMÉDIAIRE JANVIER 2021 P2
2 CONTEXTE
1- Qui sont elles?
0,000055 µm3
110 nm
4-10 bras
0,00057 µm3
333 nm
11 bras
0,0014 µm3
439 nm
20 bras
3 morphotypes dominants + « bourgeonnement »
Les ALNs sont des entités pléiomorphes originales < 0,008µm3 organisées autour d’un cœur central et présentant une paroi
RAPPORT INTERMÉDIAIRE JANVIER 2021 P3
2 CONTEXTE
1- Qui sont elles?
Les ALNs sont des entités originales bio-compatibles:
- Planctoniques
- Formes et biovolumes inédits
- Pléiomorphes, capacité de croissance
- Nature bio-organique (amorphe, Ca, C, O, N, K, P
protéine?, lipides?, ADN?)
- Développement en conditions axéniques
- Sensibles aux traitements chauffage et antibiotiques
Aucune correspondance avec des femtoparticules décrites (virus, PMOB, procaryotes, …)
RAPPORT INTERMÉDIAIRE JANVIER 2021 P4
2 CONTEXTE
2- Quelle est leur écologie?
Régionale Nationale Internationale
Présence dans différents lacs du Puy de Dôme Répartition le long du bassin versant de la Loire Et aussi au Sénégal, Vietnam, Mer de Chine…..
Une distribution universelle, dépendante du statut trophique
RAPPORT INTERMÉDIAIRE JANVIER 2021 P5
2 CONTEXTE
2- Quelle est leur écologie?
Variations annuelles des ALNs et procaryotes dans le
lac Fargettes (63) de 2016 à 2019
Procaryotes mL-1
ALNs mL-1
Une saisonnalité marquée des ALNs, des abondances pouvant excéder 10e7/mL
Algues Algues
R2 Spearman Diatomées Cryptophytes VLPs Procaryotes
vertes bleues
ALNs
-0,05 -0,22 -0,06 -0,43 0,39 0,41
(Fargettes)
Aucune corrélation avec les paramètres physico-chimiques (NO3, NO2, NH4, NH3,
PO4, Mg, K, Ca, Na, COT, N, P, ph, T°C, O2)
Importance des procaryotes dans les Variations temporelles?
Une dynamique saisonnière et temporelle très prononcée : manifestation de « blooms ».
Importance des paramètres biologiques, lien potentiel avec les procaryotes
RAPPORT INTERMÉDIAIRE JANVIER 2021 P6
2 CONTEXTE
2- Quelle est leur écologie?
Les ALNs : un nouvel acteur de l’écologie des milieux
aquatiques
- Universelles, ubiquistes
- Des dynamiques spatiales et temporelles marquées :
existence de « blooms » > 10e7 ALNs/mL
- Dépendantes du statut trophique et de l’environnement
microbien (procaryote)
RAPPORT INTERMÉDIAIRE JANVIER 2021 P7
2 OBJECTIFS
Acquis (projet X Life C No Limit) Objectifs (défi Origine)
1- Nature, diversité, ontogenèse 1- Nature, diversité, ontogenèse
Les ALNs sont des entités originales bio-compatibles Préciser la composition, caractéristiques structurelles
Pléiomorphes, aux frontières du vivant Préciser l’ontogenèse : existence d’un support d’hérédité, d’un
métabolisme, articulation des différentes formes, cycle de
développement
Concentration, purification, sélection des formes
2- Ecologie 2- Ecologie
Les ALNs : dynamique, universel et ubiquiste
Préciser l’importance écologique et fonctionnelle : Identifier les
Dépendantes du statut trophique paramètres environnements et leur rôle dans la fitness des
ALNs
Une interaction potentielle avec l’environnement
microbien Explorer le lien potentiel avec les procaryotes.
RAPPORT INTERMÉDIAIRE JANVIER 2021 P8
3 MÉTHODOLOGIE ET APPORTS INTERDISCIPLINAIRES
1- Nature, diversité, ontogenèse
Développement méthodologique : mise au point et standardisation d’un protocole de concentration/purification des ALNs :
- Ultrafiltration tangentielle
- Centrifugation différentielle
- Gradients en phases aqueuses
Détermination de la nature des ALNs (composition, caractéristiques structurelles, présence d’un support d’hérédité, ontogenèse) :
- Microscopie électronique et à force atomique
- Analyse génomique
- Analyse protéomique/métabolomique
- Suivi en microcosmes, cultures
2- Ecologie
Etude in situ spatial et saisonnier : suivi de l’importance quantitative et de la diversité des ALNs et des communautés
microbiennes en lien avec leur environnement physico chimique
Etude en microcosmes : monitoring des communautés d’ALNs en conditions variables de procaryotes
RAPPORT INTERMÉDIAIRE JANVIER 2021 P9
3 MÉTHODOLOGIE ET APPORTS INTERDISCIPLINAIRES
Imagerie Génomique
Ecologie
Chimie
MITI
Défi
ORIGIN
ES AAP
2020
Biochimie Métabolomique
Un consortium pluridisciplinaire pour atteindre nos objectifs.
RAPPORT INTERMÉDIAIRE JANVIER 2021 P 104
1- Nature, diversité, ontogenèse
RESULTATS Développement méthodologique
Stratégie de concentration, purification
RAPPORT INTERMÉDIAIRE JANVIER 2021 P 114
1- Nature, diversité, ontogenèse
RESULTATS Développement méthodologique
Comptages et caractérisation des différentes communautés dans chaque fraction
Une séparation efficace des
différentes communautés
selon leur taille et leur
structure
Comptages des ALNs en
cours
RAPPORT INTERMÉDIAIRE JANVIER 2021 P 124
1- Nature, diversité, ontogenèse
RESULTATS Analyse structurelle et biochimique
des ALNs
Topographie d’une ALN en microscopie à force atomique
Images : David Albertini
Une structure amorphe flexible, observation de la présence de molécules sur la paroi des ALNs
RAPPORT INTERMÉDIAIRE JANVIER 2021 P 134
1- Nature, diversité, ontogenèse
RESULTATS Analyse structurelle et biochimique
des ALNs
Analyse biochimique, identification de protéines par LC-MS.
Suspicion de la présence d’une protéine chélatant le Ca (>30% d’homologie avec une
protéine décrite unc-13) et d’une protéine présente dans une Anémone étoilée (>50%
d’homologie avec une protéine prédite).
Analyse complémentaire en cours.
RAPPORT INTERMÉDIAIRE JANVIER 2021 P 144
1- Nature, diversité, ontogenèse
RESULTATS
Ontogenèse
Culture des ALNs, recherche d’une source énergétique
PCA 2% Innoculum Température
Milieu Temps de culture
final de départ d'incubation °C
Ultra Filtrat
ALNs purs 6 12 T0 (x3) T1 (x3) Tf (x3)
< 5kDa SG
+ -
8 janvier
ALNs + proc 6 12 T0 (x3) T1 (x3) Tf (x3)
2020
Milieu ALNs purs 6 12 T0 (x3) T1 (x3) Tf (x3)
Minimum + -
(MM) ALNs + proc 6 12 T0 (x3) T1 (x3) Tf (x3)
ALNs purs 6 12 T0 (x3) T1 (x3) Tf (x3)
MWC + -
ALNs + proc 6 12 T0 (x3) T1 (x3) Tf (x3)
ALNs purs 6 12 T0 (x3) T1 (x3) Tf (x3)
SYNURA + -
ALNs + proc 6 12 T0 (x3) T1 (x3) Tf (x3)
ALNs purs 6 12 T0 (x3) T1 (x3) Tf (x3)
BG-11 + -
ALNs + proc 6 12 T0 (x3) T1 (x3) Tf (x3)
Maîtrise des conditions de culture, analyse des ALNs en cours
RAPPORT INTERMÉDIAIRE JANVIER 2021 P 154 RESULTATS 2- Ecologie
Suivi spatio temporel
Suivi écosystémique des ALNs, exemple du lac des Fargettes.
De fortes concentrations ponctuelles.
Une rythmicité marquée.
Un lien potentiel avec les procaryotes?
RAPPORT INTERMÉDIAIRE JANVIER 2021 P 164 RESULTATS 2- Ecologie
Suivi spatio temporel
Evolution de la divertisé microbienne, analyses corrélatives
Suivi écosystémique des ALNs, lac des Bactéries Champignons
Fargettes. Analyse de régression
ALNs/Procaryotes
Archées Corrélations positives
RAPPORT INTERMÉDIAIRE JANVIER 2021 P 17
Un lien potentiel entre ALNs et procaryotes4
2- Ecologie
RESULTATS
Relations ALNs/procaryotes
Etude du développement des ALNs en conditions de procaryotes contrôlées
Maîtrise des conditions de culture, analyse des ALNs en cours
RAPPORT INTERMÉDIAIRE JANVIER 2021 P 184 RÉSULTATS 2- Ecologie
Relations ALNs/procaryotes
Une relation étroite avec les procaryotes : indirecte, neutre, mutualiste,
parasitique…?
RAPPORT INTERMÉDIAIRE JANVIER 2021 P 195 BILAN
Objectifs Année 1 Résultats, perspectives année 2
1- Nature, diversité, ontogenèse 1- Nature, diversité, ontogenèse
Préciser la composition, caractéristiques structurelles Mise au point, standardisation et valorisation d’un protocole de
concentration/purification en cours
Préciser l’ontogenèse : existence d’un support d’hérédité, Une structure amorphe flexible, observation de la présence de
d’un métabolisme, articulation des différentes formes, cycle molécules sur la paroi des ALNs : protéines originales, lipides?
de développement Analyse complémentaires à venir (AFM IR, biochimie)
Concentration, purification, sélection des formes Aucune évidence d’une base héréditaire génétique
Analyse des ALNs en différentes conditions de cultures et
2- Ecologie caractérisation du cycle en cours et à venir (microcosmes, suivi
d’isotopes stables).
Préciser l’importance écologique et fonctionnelle :
2- Ecologie
Identifier les paramètres environnements et leur rôle dans
la fitness des ALNs Une dynamique spatio temporelle marquée, identification
de lien avec les procaryotes. Suivi en cours.
Explorer le lien potentiel avec les procaryotes.
Caractérisation du lien procaryotes/ALNs en cours et à
venir (microcosmes)
RAPPORT INTERMÉDIAIRE JANVIER 2021 P 206 PERSPECTIVES
Année 1 (2020) Année 2 (2021)
Concentration/Purification γ γ γ γ
Tests immunologiques γ
Analyse AFM/IR/Raman γ ≈ ≈
Analyse génomique γ γ ≈ ≈
Analyse protéomique, métabolomique γ γ ≈ ≈
Suivi d’isotopes stables ≈ ≈
Culture/microcosmes (source énergétique, γ γ γ ≈ ≈
ontogenèse)
Suivi spatial γ
Suivi saisonnier γ γ γ γ ≈ ≈ ≈
Valorisation, publications, rapports γ γ ≈ ≈ ≈ ≈
RAPPORT INTERMÉDIAIRE JANVIER 2021 P 217 VALORISATION
https://www.mdpi.com/1999-4915/12/8/881
https://link.springer.com/article/10.1007/s00248-020-01541-6
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2019.02376/full
RAPPORT INTERMÉDIAIRE JANVIER 2021 P 228 REMERCIEMENTS
Télesphore Sime-Ngando
Hermine Billard François Enault
Ariane Deniset-Besseau Alexander Jaffe
Maxime Fuster
Jillian Banfield
Mission pour
Christophe Chambon l’Interdisciplinarité Fanny Perrière
Défi
Origines
AAP 2020
David Albertini Michel Hébraud
Karim Benzerara Binta Dieme
Nicolas Menguy Marie Lagrée
Cyril Jousse
RAPPORT INTERMÉDIAIRE JANVIER 2021
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