IHPE – Défi Holobionte

DEFI TRANSVERSAL
« Dynamique de l’holobionte et fitness »
Responsables Eve TOULZA et Caroline MONTAGNANI

rond-GB

 

La notion d’holobionte a étendu la notion d’organisme à l’ensemble des communautés microbiennes internes ou de surface qui lui sont associées. Ces organismes seraient alors considérés comme des communautés d’espèces, « métaorganismes » qui seraient la véritable unité d’évolution, résultat de l’interaction de leur propre génome avec celui de leur microbiote et cible de la sélection naturelle.
Le concept d’holobionte est ainsi actuellement au cœur de nombreuses réflexions et débats sur le fonctionnement, l’homéostasie des organismes ou leur évolution. Ces questionnements restent cependant ouverts dans bon nombre de groupes taxonomiques. L’objectif de ce défi, qui se veut transversal aux différentes problématiques des équipes de l’unité IHPE, est donc de mettre en place des projets et collaborations pour étudier l’étendue de ces concepts chez les différentes espèces modèles du laboratoire. Les différents invertébrés étudiés au sein de l’unité nous donnent en effet aujourd’hui l’opportunité d’explorer l’impact de la nature et de la dynamique du microbiote sur leur statut de santé et leur survie comme sur leurs capacités d’adaptation (défense vis à vis des parasites ou pathogènes opportunistes, résistance aux variations environnementales).
HOLOBIONTE-fig1 Exploration de l’holobionte chez les modèles du laboratoire IHPE (c)IHPE-Montagnani-Toulza-2015
HOLOBIONTE-fig2 Illustration d’un métagénome (c)http:/armbrustlab.ocean.washington.eduseastar
La notion d’holobionte a étendu la notion d’organisme à l’ensemble des communautés microbiennes internes ou de surface qui lui sont associées. Ces organismes seraient alors considérés comme des communautés d’espèces, « métaorganismes » qui seraient la véritable unité d’évolution, résultat de l’interaction de leur propre génome avec celui de leur microbiote. Ainsi, la théorie de l’hologénome, définie pour la première fois chez le corail par Eugène Rosenberg, considère que l’holobionte et son « hologénome » (toutes les entités génomiques en interaction) seraient la cible de la sélection naturelle.
L’importance de ce concept est devenue de plus en plus évidente à mesure que les études se sont accumulées révélant l’importance du compartiment microbien pour la fitness (ou valeur sélective) de l’hôte et son rôle dans de nombreuses fonctions physiologiques, depuis la reproduction, le développement, le fonctionnement des barrières épithéliales, l’immunité, etc. Les perturbations de cette association pourraient affecter la capacité d’acclimatation et donc la fitness  de l’assemblage d’espèces.
Un autre aspect nouveau apporté par cette théorie est celle de l’interaction entre des communautés aux capacités d’adaptation rapide (microbiote) et lente  (macroorganismes) dont pourraient émerger de nouveaux traits sélectifs et ainsi influer sur l’adaptabilité des espèces. Dans des conditions environnementales stressantes, la communauté symbiotique peut changer rapidement et cette plasticité pourrait jouer un rôle important à la fois dans l’acclimatation et l’évolution des macroorganismes.
 Le concept d’holobionte est ainsi actuellement au cœur de nombreuses réflexions et débats sur le fonctionnement, l’homéostasie des organismes ou leur évolution. Ces questionnements restent cependant ouverts dans bon nombre de groupes taxonomiques. L’objectif de ce défi, qui se veut transversal aux différentes problématiques des équipes de l’unité IHPE, est donc de mettre en place des projets et collaborations pour étudier l’étendue de ces concepts chez les différentes espèces modèles du laboratoire. Les différents invertébrés étudiés au sein de l’unité nous donnent en effet aujourd’hui l’opportunité d’explorer l’impact de la nature et de la dynamique du microbiote sur leur statut de santé et leur survie comme sur leurs capacités d’adaptation (défense vis à vis des parasites ou pathogènes opportunistes, résistance aux variations environnementales).
Chez la plupart de ces modèles, il sera tout d’abord nécessaire de réaliser un inventaire des espèces composant le microbiote, de caractériser leur spécificité, et de déterminer leur stabilité au cours des générations. Nous pourrons ensuite aborder leur dynamique en réponse aux perturbations environnementales, biotiques ou abiotiques. Des approches intégratives combinant échantillonnages de terrain, expérimentations en milieu contrôlé et méthodes d’analyse moléculaire à haut débit, tant au niveau taxonomique que fonctionnel (barcoding, métagénomique, métatranscriptomique) devraient nous permettre de déterminer l’importance du microbiote dans le fonctionnement de ces interactions et dans l’apparition des crises écologiques majeures qui affectent de manière récurrente certains de nos modèles d’intérêt dans le contexte des changements globaux auxquels ils sont confrontés.

Programmes de recherche
Publications
Communications
Méthodologies
Support et initiation de projets doctoraux et post-doctoraux

2018 Programmes de recherche

– « MICROTRANS»: Crassostrea gigas microflora transmission (C. Cosseau ; C. Montagnani, E. Toulza)
– « Caractérisation et spécificité du microbiote de mollusques vecteurs de Schistosomes en milieu naturel » (C. Huot, E. Toulza, R. Galinier, O. Rey, B. Gourbal , J.F Allienne , J. Boissier)
– « Caractérisation et dynamique du microbiote de phénotypes sensibles et résistants d’une souche de Biomphalaria glabrata originaire du Brésil face à l’infection par le parasite Schistosoma mansoni issu du Venezuela » (C. Huot , A. Rognon, E. Toulza, R. Galinier, D. Duval)

 2017 Programmes de recherche

– « PASEO » : Protistes au sein des microbiotes (C. Clerissi, J.-M. Escoubas, B. Gourbal, E. Toulza)
– « Oyster RNAi »: mise au point de l’invalidation de gènes de peptides antimicrobiens et impact sur le microbiote chez gigas (C. Montagnani)

2016 Programmes de recherche

– « RESIVIR » :Viromes résidents de nos organismes modèles ; l’huitre du Pacifique Crassostrea gigas, le corail Pocillocora damicornis, l’escargot d’eau douce Biomphalaria glabrata et son parasite trématode Schistosoma mansoni (C. Chaparro, R. Galinier, J.-M. Escoubas, A. Passerieux (Master 1), C. Montagnani, E. Toulza)
– « AMIGO » : Association MIcrobiota – GenOtype : specificity and stability in healthy and diseased oysters (E. Toulza, C. Clerissi)
– «BIOGENO» : Biogéographie de l’holobionte corail- biogeography of the coral holobiont (K. Brenner-Rafalli, J. Vidal-Dupiol, G. Mitta, E. Toulza)

2015 Programmes de recherche

– « HEMO-MICROBIOTE » : Diversité microbienne et dynamique de l’hémo-microbiote chez nos mollusques modèles (J-M. Escoubas, E. Toulza, S. Dupont)
– « MICROBIOMPH» : Dynamique du microbiote au cours d’une infection allopatrique ou sympatrique et après priming (A. Portet, E. Toulza, B. Gourbal)

Publications

– Galinier R., Tetreau G., Portet A., Pinaud S., Duval D., Gourbal B. (2017). First characterization of viruses from freshwater snails of the genus Biomphalaria, the intermediate host of the parasite Schistosoma mansoni. Acta Tropica, 167 : 196-203.
– Brener-Raffalli, K., Clerissi, C., Vidal-Dupiol, J., Adjeroud, M., Bonhomme, F., Pratlong, M., Aurelle, D., Mitta, G., and Toulza, E. (2018) “Thermal regime and host clade, rather than geography, drive Symbiodinium and bacterial assemblages in the scleractinian coral Pocillopora damicornis sensu lato”. Microbiome , 6(1), 39.

Communications

Marine holobionts-concepts and challenges, euromarine european marine research network, March 27-28, 2018- Roscoff, France : Eve Toulza
Interdisciplinary Workshop on holobiont, 6-8 novembre 2017, Bordeaux, France
– Dupont S, Petton B, Lokmer A, Toulza E, Corre E, Montagnani C, Pecqueur D, Guillou L, Desnues C, De Lorgeril J, Mitta G, Gueguen Y, Escoubas JM. A holistic approach to investigate the establishment and dynamics of the blood-microbiota (bacteria, protists and viruses) in a marine invertebrate.
– Brener-Raffalli K, Clerissi C, Vidal-Dupiol J, Adjeroud M, Bonhomme F, Pratlong M, Aurelle D, Bramanti L, Bosserelle P, Mitta G, Toulza E. Thermal regime and host clade, rather than biogeography, drive symbiodinium and bacterial assemblages in the scleractinian coral Pocillopora sp.
– Clerissi C, Petton B, Escoubas JM, Gueguen Y, Mitta G, De Lorgeril J, Toulza E. Deciphering links between osyter fitness and microbiota composition.
Colloque Génomique Environnementale, 13-15 Septembre 2017, Marseille, France
– Brener Raffalli K., Clerissi C., Vidal-Dupiol J., Adjeroud M., Bonhomme F., Pratlong M., Aurelle D., Bramanti L., Bosserrelle P., Mitta G., Toulza E. Thermal regime and host clade, rather than biogeography, drive Symbiodinium and bacterial assemblages in the scleractinian coral Pocillopora sp.
Immuninv 2017, 7-9 Juin 2017, Lyon, France
– Galinier R. ssRNA viruses discovery in the freshwater snail Biomphalaria, the intermediate host of intestinal Schistosomiasis.
– Lucasson A. et al. An integrative approach to decipher the summer mortality syndrome affecting Pacific oysters.
– De Lorgeril, J.*, Lucasson, A.*, Petton, B., Toulza, E., Haffner, P., Destoumieux-Garzon, D., Chaparro, C., Galinier, R., Clerissi, C., Montagnani, C., Escoubas, J.M., Vergnes, A., Leroy, M., Degrémont, L., Vidal-Dupiol, J., Chiarello, M., Pérignon, A., Alunno-Bruscia, M., Boudry, P., Le Roux, F., Gueguen, Y., Mitta, G. An integrative approach to decipher the summer mortality syndrome affecting pacific oysters (POSTER).
Workshop projet VIVALDI 2017 (assemblée générale du projet européen), 9-12 mai 2017, L’Ampolla, Espagne
– Dupont S, Petton B, Toulza E, Lokmer A, Montagnani C, Desdevises Y, Pecqueur D, Salmeron C, Guillou L, Desnues C, La Scola B, De Lorgeril J, Mitta G, Gueguen Y, Escoubas JM. The blood microbiota of oysters : viruses, bacteria, and protists. What else?
International Conference on Holobionts, 19-21 Avril 2017, Paris, France
– Brener-Raffalli K. Integrative analysis of the coral holobiont thermotolerance under contrasted thermal environment.
– De Lorgeril, J.*, Lucasson, A.*, Petton, B., Toulza, E., Haffner, P., Destoumieux-Garzon, D., Chaparro, C., Galinier, R., Clerissi, C., Montagnani, C., Escoubas, J.M., Vergnes, A., Leroy, M., Degrémont, L., Vidal-Dupiol, J., Chiarello, M., Pérignon, A., Alunno-Bruscia, M., Boudry, P., Le Roux, F., Gueguen, Y., Mitta, G. An integrative approach to decipher the summer mortality syndrome affecting pacific oysters (POSTER).
– Dupont S. et al. Involvement of the environment and genetic background in the composition and dynamics of microbial communities hosted by the hemolymph of the pacific oyster (POSTER).
– Clerissi C, Petton B, Escoubas JM, Gueguen Y, Mitta G, De Lorgeril J, Toulza E. Specificity and stability of microbial communities associated to healthy and diseased Crassostrea gigas oysters (POSTER)
– Dupont S, Petton B, Toulza E, Lokmer A, Montagnani C, Desdevises Y, Pecqueur D, Salmeron C, Guillou L, Desnues C, La Scola B, De Lorgeril J, Mitta G, Gueguen Y, Escoubas JM. Oyster’s blood microbiota : bacteria, protists and viruses, what else ? (POSTER)
Réunion annuelle REID Réseau Ecologie des Interactions Durables, 22-24 mars 2017, Toulouse, France
– Huot C., Portet A., Galinier R., Gourbal B., Duval D., Toulza E. Characterization and role of Biomphalaria glabrata‘s microbiota in its host-parasite interaction with Schistosoma mansoni (POSTER)
– Portet A., Duval D., Toulza E., Huot C., Lokmer A., Galinier R., Gourbal B. Characterization and analysis of bacterial community changes in Biomphalaria glabrata following infection by Schistosoma mansoni (POSTER)
– De Lorgeril, J.*, Lucasson, A.*, Petton, B., Toulza, E., Haffner, P., Destoumieux-Garzon, D., Chaparro, C., Galinier, R., Clerissi, C., Montagnani, C., Escoubas, J.M., Vergnes, A., Leroy, M., Degrémont, L., Vidal-Dupiol, J., Chiarello, M., Pérignon, A., Alunno-Bruscia, M., Boudry, P., Le Roux, F., Gueguen, Y., Mitta, G. An integrative approach to decipher the summer mortality syndrome affecting pacific oysters (POSTER).
– Dupont S, Petton B, Toulza E, Lokmer A, Montagnani C, Desdevises Y, Pecqueur D, Salmeron C, Guillou L, Desnues C, La Scola B, De Lorgeril J, Mitta G, Gueguen Y, Escoubas JM. Composition and dynamics of the oyster Crassostrea gigas microbiota: role of the environment and the genetic background of animals
8e Journée du Réseau IMH (Interactions Microorganismes-Hôtes) & 2e Journée Axe Microbiote du labex CEMEB, 14 Novembre 2016, Montpellier, France
– Dupont S. et al. Composition and dynamics of the oyster microbiota Crassostrea gigas: role of the environment and the genetic background of animals.
– Brener Raffalli K. Multiscale analysis of the coral holobiont response under thermal stress: intra- and inter-populational comparisons.
SIP 2016 (Society for Invertebrate Pathology), 24-28 Juillet 2016, Tours, France
– Galinier, R., Kinoo, A., Tetreau, G., Portet, A., Pinaud, S., Duval, D., Gourbal, B. ssRNA viruses discovery in the fresh water snail Biomphalaria sp, the intermediate host of intestinal Schistosomiasis (POSTER)
13th International Coral Reef Symposium (IRCS 2016), 19-24 Juin 2016, Honolulu, Hawaii , USA
– Brener Raffalli, K., Pratlong, M., Vidal-Dupiol, J., Adjeroud, M., Romans, P., Pillot, R., Feuillassier, L., Aurelle, D., Pontarotti, P., Haguenauer, A., Mitta, G., Toulza, E. Coral plasticity and holobiont dynamics under thermal stress: intrapopulational, interpopulational and interspecific variability.
Symposium « Interactions biotiques marines », 2 juin 2016, Banyuls-sur-Mer, France
– Toulza E. Dynamics of holobionts under stress.
Colloque CeMEB « Environnement, société et changements climatiques : impacts et scénarisation », 28-29 Septembre 2015, Montpellier, France
– Toulza E. Increase in the thermo-tolerance of the holobionte in the scleractinic coral Pocillopora damicornis subjected to recurrent thermal stress: analysis of molecular mechanisms.
Conférence Jacques Monod  “ Marine Eco-systems biology”, 22-26 Juin 2015, Roscoff , France
-Toulza E. What drives increased thermo-tolerance in the tropical coral Pocillopora damicornis submitted to recurrent thermal stresses?

 

Méthodologies

– 16S barcoding MiSeq, ITS2,
– viral metagenomics,
– host RNAseq and immunome analyses,
– metranscriptomics

Support et initiation de projets doctoraux et post-doctoraux

– Post-doctorat- Samuel Dupont (2015-2016): « Hémo-microbiote de Crassostrea gigas: diversité microbienne et dynamique lors de pathogénèse expérimentale»
– Inititation de projet de thèse – Camille Huot (2016-2018) : Caractérisation et rôle du microbiote dans l’interaction hôte/parasite, Biomphalaria glabrata et Schistosoma mansoni, agent responsable de la bilharziose
– Inititation de projet de thèse – J. Delmotte (2017-2020): Caractérisation de la diversité et de la dynamique du virome de Crassostrea gigas et analyse de son interaction avec la réponse antivirale de l’huître.
workshop « Integrated immunity in holobionts » à l’amphitéâtre du CNRS à Montpellier les 15 et 16 octobre 2018
– 2016 : co-organisation -8e Journée du Réseau IMH (Interactions Microorganismes-Hôtes) & 2e Journée Axe Microbiote du labex CEMEB, 14 Novembre 2016, Montpellier, France
programme à télécharger
– 2015: Workshop «holobiont dynamics and impact on fitness», 2-3 Novembre 2015, Montpellier, France. International keynote speaker: S. Fraune, Christian-Albrechts Universiy, Kiel, Germany, “Cnidarian microbiome, coevolution and function
programme à télécharger
Eve TOULZA (Equipe ECOEVI), eve.toulza@univ-perp.fr
Caroline MONTAGNANI (Equipe MIMM), cmontagn@ifremer.fr