PhD!position!available!@SBR!4!

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PhD!position!available!@SBR!4!Station!Biologique!de!Roscoff!
EPEP!Team!4!Evolution)des)Protistes)et)des)Ecosystèmes)Pélagiques!!
CNRS,!UMR7144!4!AD2M,!Adaptation!et!Diversité!en!Milieu!Marin!
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Fall!2016!
SYMBIOME:!an!eco4systemic!approach!to!eukaryotic!symbioses!in!global!photic!plankton!
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Key!Words:!!
Tara"Oceans;!plankton!systems!ecology;!diversity,!ecology,!&!evolution!of!marine!planktonic!protists;!marine!
protist!symbioses;!single"cell!"omics!
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Context:!!
Over!the!last!7!years,!the!EPEP!team!@SBR,!France,!has!been!coordinating!global!oceans!sampling!and!analyses!of!marine!
planktonic! protists! in! the! Tara"Oceans/OCEANOMICS! expeditions! and! project.! For! the! first! time! in! ecology,! a! small! but!
highly!interdisciplinary!consortium!has!assembled!a!holistic,!standardized!eco4morpho4genetic!dataset!across!a!planetary!
biome,!comprising!>30,000!biological!samples!and!associated!contextual!data!from!220!sites,!3!depths,!and!11!organismal!
size"fractions! from! viruses! to! small! animals! (Karsenti! et! al.! 2011,! Bork! et! al.! 2015).! We! have! then! generated! the! largest!
meta"omics! dataset! available! to! date! (>40! Terabases!),! including! >1,000! viral,! prokaryotic,! and! eukaryotic"enriched!
metagenomes! and! metatranscriptomes,! as! well! >4! billion! eukaryotic! and! prokaryotic! metabarcodes! from! >3,000! size"
fractionated,! worldwide! plankton! communities.! This! dataset! covering! global! geographic! and! taxonomic! scales! represents!
today! a! unique! opportunity! to! explore! the! boundaries! of! a! planetary! ecosystem! at! the! crossroad! between! biodiversity,!
ecology,!and!evolution.!!The!first!wave!of!Tara!Oceans!analyses,!based!on!a!fraction!of!the!current!dataset,!was!published!in!
8!papers!in!Science!and!Nature!in!2015!and!2016.!!
!
In! particular,! the! Tara! Oceans! DNA! metabarcoding! data! (de! Vargas! et! al.! 2015)! have! revealed! the! phenomenal! hidden!
diversity! of! protists! (mostly! symbiotic,! mixo/heterotrophic)! in! plankton! systems,! which! is! significantly! greater! than! the!
one!of!viruses!(Brum!et!al.!2015)!or!bacteria!(Sunagawa!et!al.!2015).!Automated!in,situ!imaging!data!further!demonstrate!
the!great!prominence!of!photosymbiotic!groups!such!as!the!Collodarians,!whose!biomass!(Biard!et!al.!2016,!de!Vargas!et!
al.! 2015)! and! biodiversity! (de! Vargas! et! al.! 2015)! can! surpass! the! ones! of! zooplankton! (animals)!! ! Co"occurrence! graph!
techniques! applied! to!"omics! data! have! confirmed! the!central! and! multifaceted! position! of! protists! in! biotic! interaction!
networks,! which! appear! to! structure! plankton! communities! more! that! abiotic! or! physical! environmental! forcing! (Lima"
Mendez!et!al.!2015,!Guidi!et!al.!2016).!!!
!
The! 2! PhD! projects! proposed! here! aims! at! further! exploring! the! symbiotic/mixotrophic! structure! of! protistan! diversity!
across!Life’s!kingdoms!and!global!oceans!biogeography!and!hydrography,!as!well!as!understanding!the!acclimation!and!
adaptation! patterns! of! the! key! protist! players! in! these! ecosystems! which! cover! 71%! of! our! planet! and! generate! half! its!
oxygen.! Both! students! will! apply! innovative! protocols! combining! eco4bioinformatics,! single4cell! 4omics,! and! advanced!
imaging.!They!will!integrate!the!Tara!Oceans/Oceanomics!international!consortium!(http://oceans.taraexpeditions.org/en/!
;!http://www.oceanomics.eu/),!and!benefit!from!the!great!and!long"standing!pluridisciplinary!expertise!developed!over!the!
last!7!years!in!the!collaborative!network.!!
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Biard,!T.,!L.!Stemmann,!M.!Picheral,!et!al.!2016.!Unexpected!biomass!of!Radiolaria!and!Phaeodaria!(Rhizaria)!in!the!open!oceans.!Nature,!in!
press.!
Bork,!P.,!C.!Bowler,!C.!de!Vargas,!G.!Gorsky,!E.!Karsenti,!and!P.!Wincker.!2015:!Tara!Oceans!studies!plankton!at!Planetary!Scale.!Science!
348:873.!
Brum,!J.!R.,!J.!C.!Ignacio"Espinoza,!…!,!C.!de!Vargas,!…,!E.!Karsenti,!and!M.!B.!Sullivan.!2015:!Patterns!and!ecological!drivers!of!ocean!viral!
communities.!Science!348:1261498.!
de!Vargas,!C.,!S.!Audic,!N.!Henry,!J.!Decelle,!F.!Mahé,!…!,!P.!Wincker,!and!E.!Karsenti.!2015:!Eukaryotic!plankton!diversity!in!the!sunlit!ocean.!
Science!348:DOI:10.1126/science.1261605.!
Guidi,!L.,!S.!Chaffron,!L.!Bittner,!D.!Eveillard,!…!,!C.!de!Vargas,!…!,!E.!Karsenti,!C.!Bowler,!and!G.!Gorsky.!2016:!Plankton!networks!driving!
carbon!export!in!the!oligotrophic!ocean.!Nature!doi:10.1038/nature16942.!
Karsenti,!E.,!S.G.!Acinas,!P.!Bork,!C.!Bowler,!C.!de!Vargas,!…!,!the!Tara!Oceans!consortium.!2011.!A!holistic!approach!to!marine!eco"systems!
biology.!Plos!Biology 9(10):!e1001177.!doi:10.1371/journal.pbio.1001177!
Lima"Mendez,!G.,!K.!Faust,!N.!Henry,!…,!C.!Bowler,!C.!de!Vargas,!and!J.!Raes.!2015:!Determinants!of!community!structure!in!the!global!
plankton!interactome.!Science!348:1262073.!
Sunagawa,!S.,!L.!P.!Coelho,!S.!Chaffron,!…!,!C.!de!Vargas,!G.!Gorsky,!…!,!S.!G.!Acinas,!and!P.!Bork.!2015:!Structure!and!Function!of!the!Global!
Ocean!Microbiome.!Science!348:1261359.!
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!!
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SYMBIOME!
an!eco4systemic!approach!to!eukaryotic!symbioses!in!global!photic!plankton!
"!collaboration!SBRoscoff!CNRS!/Genoscope!CEA!"!
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Description:!!This!project!aims!at!unveiling!the!overall!diversity!and!main!ecological!structure!of!eukaryotic!symbioses!in!
the!world!photic!oceans.!Eukaryotic!symbioses!are!still!poorly!known!in!marine!plankton,!as!compared!to!terrestrial!(e.g.!
mycorhiza)!or!coastal!marine!(e.g.!coral!reefs)!ecosystems.!Their!knowledge!is!still!largely!descriptive!and!based!on!initial!
microscopy!observations!made!by!former!marine!biologists.!SYMBIOME!proposes!a!radically!new,!systemic!(sensu!‘systems!
biology’,! without! a) priori)! approach! to! plankton! eukaryotic! symbioses,! driven! by! the! novel! Tara"Oceans! eco"morpho"
genetic!datasets!that!cover!comprehensive!spatial,!taxonomic,!and!eco"systemic!(genes,!organisms,!environment)!scales!in!
the! world! oceans.! ! In! a! first! phase,! we! will! combine! bioinformatics! and! co4occurrence! graph! techniques! on! the! Tara!
Oceans! global! metabarcoding! and! metatranscriptomics/genomics! size4fractionated! datasets! to! detect! the! main!
eukaryotic! holobionts! and! their! symbiotic! partners! (eukaryotes,! prokaryotes,! and/or! viruses).! In! parallel,! light! and!
fluorescent! microscopy! (to! detect! in! particular! the! eukaryotic! and! prokaryotic! photosymbionts)! will! allow! isolation! of!
single! symbiotic! protists! (holobionts)! from! the! collection! of! Tara! Oceans! plankton! samples! preserved! in! Roscoff!
(http://tara"oceanomics"roscoff.fr/),! followed! by! systematic! Illumina! sequencing! of! eukaryotic! and! prokaryotic!
metabarcodes! in! order! to! validate! and/or! improve! the! purely! bioinformatics! inferences! described! above! to! dectect!
eukaryotic!symbioses.!In!a!second!phase,!we!will!assess!the!biogeographic!and!ecological!patterns!of!the!most!abundant!
eukaryotic!holobionts!in!the!world!oceans,!via!the!distribution!of!the!rDNA!OTUs!and!the!expression!of!the!genes!(co"
occurrence!patterns!in!metatranscriptomes)!of!both!symbiotic!partners!across!the!5!organismal!size4fractions!sampled!in!
Tara!Oceans.!Global!oceanic!distributions!of!symbiotic!protists!will!be!compared!to!those!of!non"symbiotic,!sister!taxa!in!
order!to!understand!the!impact!of!symbiosis!on!the!fundamental!and!realized!ecological!niches.!!We!will!also!try!to!assess!
which! ecological! conditions! trigger! the! free"living! or! symbiotic! phases! of! the! interaction! cycles,! and! which! genes/genes’!
networks! are! expressed! in! the! various! phases,! and! why.! ! Overall,! this! work! will! not! only! unveil! the! main! symbiotic!
associations! in! eukaryotic! plankton,! but! also! appreciate! their! biogeographic! and! ecological! distributions! across! the! world!
oceans,!and!interpret!their!genomic!advantages!and!potentials!for!acclimation/adaptation.!!
!
A!more!detailed!plan!of!the!project!is!given,!in!French,!in!Annex!1!(pp.!4"6!of!this!document).!
!
Qualifications!&!Experience:!! graduate! in! Bioinformatics! or! Cell/Molecular! Biology;! demonstrable! skills! with! R! and!
biostatistics,! Python! or! Perl! programming,! in! a! Unix! /Linux! framework.! Theoretical! and! technical! skills! in! molecular!
biology/ecology!will!be!an!advantage.!!
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Supervisors:! ! ! This! PhD! Thesis! will! be! co"supervised! by! Colomban! de! Vargas! (EPEP! team! leader,! plankton! systems!
biology/evolution)! and! Stéphane! Audic! (bioinformatics! and! statistics)! at! CNRS"Roscoff,! and! Eric! Pelletier!(bio/systems"
informatics)!at!GENOSCOPE!!(UMR!8030,!Génomique!Métabolique!(CEA"CNRS"Université!d’Evry!Val!d’Essonne).!
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Work! environment:! The! student! will! integrate! the! Tara! Oceans/Oceanomics! international! consortium!
(http://oceans.taraexpeditions.org/en/! ;! http://www.oceanomics.eu/),! and! benefit! from! the! great! and! long"standing!
pluridisciplinary! expertise! developed! over! the! last! 7! years! in! the! collaborative! network.! She/He! will! be! based! in! Roscoff!
(http://www.sb"roscoff.fr/),!with!regular!working!period!at!Genoscope!(http://www.genoscope.cns.fr/),!or!inversely.!
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PhD! program:! ! ED227,! National! Museum! of! Natural! History/University! Pierre! et! Marie! Curie!
(http://www.mnhn.fr/fr/enseignement"formation/enseignement"superieur/ecole"doctorale).!
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Application!process:!!Please!send!an!email!to!C.!de!Vargas!(vargas@sb"roscoff.fr)!and!Eric!Pelletier!
([email protected])!including:!(i)!your!detailed!CV,!including!your!academic!record!and!research!experience;!(ii)!a!
motivation!statement!(why!you!are!interested!in!this!project,!max.!500!words);!and!(iii)!a!short!essay!commenting!a!paper!
you!have!recently!read!and!that!changed!your!vision!of!science!(max.!300!words).!
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Annex!1:!!More!detailed!research!plan!for!the!thesis!project!SYMBIOME,!in!french!!!
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SYMBIOME!Approche!éco4systémique!des!symbioses!eucaryotes!du!plancton!de!la!zone!photique!
des!océans!planétaires.!
!
Résumé!!
Le!projet!SYMBIOME!vise!à!révéler!la!nature!et!étudier!l’écologie!des!symbioses!majeures!du!plancton!
eucaryote!de!la!zone!photique!des!océans!planétaires,!un!écosystème!qui!couvre!71%!de!la!surface!de!notre!Biosphère!et!
est!au!centre!de!la!machine!climatique.!Les!symbioses!eucaryotiques!pélagiques!sont!encore!très!mal!connues!par!rapport!
aux! symbioses! marines! côtières! (e.g.! corail)! et! terrestres! (e.g.! mycorhizes),! et! leur! connaissance! reste! encore! très!
descriptive! et! basée! sur! les! trop! rares! observations! initiales! de! quelques! biologistes! marins.! SYMBIOME! propose! une!
approche! résolument! systémique! (au! sens! ‘systems, biology’)! de! la! question,! basée! sur! la! puissance! des! nouveaux!
échantillons! éco"morpho"génétiques! acquis! lors! des! missions! Tara"Oceans! et! des! jeux! de! données! générés! dans! les! PIA!
OCEANOMICS! et! FRANCE"GENOMIQUE.! Une! combinaison! d’analyses! bioinformatiques! d’écologie! moléculaire! des!
métacommunautés! (données! de! métabarcoding,! métagenomique,! et! métatranscriptomique! eucaryotes! et! procaryotes!
acquises)! et! d’analyses! génétique! et! d’imagerie! sur! cellules! uniques! (données! en! partie! à! générer)! permettra! d’une! part!
d’extraire!les!principaux!patterns!de!distribution!de!gènes!ou!métabarcodes!(OTUs)!à!caractère!symbiotiques,!d’autre!part!
de! valider! leur! associations/interactions! au! niveau! organismique.! Une! deuxième! phase! explorera! les!
transcriptomes/génomes!d’une!sélection!d’holobiontes!clef!à!travers!les!provinces!océaniques!explorées!par!Tara"Oceans!
pour! comprendre! leurs! potentiels! écologique! et! évolutif.! Pour! la! première! fois! la! symbiose! eucaryote! pélagique! est!
explorée!sans!a!priori!et!sur!un!nombre!d’échantillons!conséquents!couvrant!largement!les!échelles!spatiale,!organismique,!
et!écosystémique!(gènes,!organismes,!écosystèmes)!d’un!biome!planétaire.!
!
Présentation!détaillée!du!projet!:!
1:Contexte)scientifique)et)socio:économique)du)projet):)
Le!projet!SYMBIOME!vise!à!révéler!la!nature!et!étudier!l’écologie!des!symbioses!majeures!du!plancton!eucaryote!de!la!zone!
photique!des!océans!planétaires.!Les!communautés!de!plancton!océanique!photique!couvrent!71%!de!la!surface!de!notre!
Biosphère,!où!ils!produisent!±50%!de!l’oxygène!planétaire!et!sont!à!la!source!de!la!pompe!biologique!à!carbone,!une!force!
biogéochimique! essentielle! à! la! création! et! au! maintien! de! notre! climat.! Ces! communautés,! faites! de! virus,! procaryotes,!
protistes! et! animaux,! ont! été! la! cible! des! expéditions! circumglobales! Tara! Oceans! (2009"2014),! où! nous! avons!
récoltés!>30,000! échantillons! biologiques! sur! 220! sites! et! à! travers! 6! fractions! de! taille! organismique,! permettant! de!
générer!des!jeux!de!données!éco"morpho"génétiques!d’une!homogénéité,!complétude,!et!qualité!exceptionnelles!sur!des!
échelles!spatiales!et!taxonomique!holistiques!(Bork!et!al.!2015,!Pesant!et!al.!2015).!Les!premiers!résultats,!publiés!dans!une!
série!de!6!articles!dans!Science!et!2!dans!Nature,!ont!révélé!la!prépondérance!de!la!biodiversité!des!protistes!par!rapport!à!
celle!des!!animaux,!procaryotes,!et!virus!(de!Vargas!et!al.!2015,!Sunagawa!et!al.!2015,!Brum!et!al.!2015),!et!leur!implication!
centrale!dans!les!réseaux!d’interactions!biotiques!diverses!qui!semblent!structurer!et!contraindre!les!communautés!plus!
que! les! forçages! abiotiques! et! physiques! de! l’environnement! (Lima"Mendez! et! al.! 2015,! Guidi! et! al.! 2016).! Pour!
comprendre!le!fonctionnement!et!la!résilience!du!plus!grand!écosystème!planétaire!au!centre!de!la!machine!climatique,!il!
est!crucial!aujourd’hui!de!mieux!connaître!les!acteurs!impliqués!dans!les!symbioses!eucaryotes!pélagiques,!de!comprendre!
leur!capacité!d’acclimatation!et!d’adaptation,!et!leur!rôle!structurant!au!sein!des!réseaux!de!vie!planctonique.!
!
2:Hypothèse)et)questions)posées,)identification)des)points)de)blocages)scientifiques)que)le)travail)
de)thèse)se)propose)de)lever):)
L’hypothèse! centrale! de! SYMBIOME! est! que! la! nature! fondamentalement! symbiotique! des! protistes! est! une! force!
primordiale! au! succès! de! leur! évolution! et! écologie,! pouvant! leur! inférer! un! rôle! central! d’espèces! clef4de4voute!
structurant!la!dynamique!et!résilience!des!écosystèmes.!Le!plancton,!avec!sa!relative!simplicité!biologique,!la!petite!taille!
des! organismes,! et! l’extrême! dynamique! de! renouvellement! des! communautés,! représente! le! laboratoire! naturel! le! plus!
adapté!pour!aborder!cette!question!essentielle!d’écologie!globale!des!écosystèmes!oxygéniques.!
!
Les!questions!posées!dans!SYMBIOME!sont!:!!
1. qui!sont!les!symbiontes!majeurs!impliqués!dans!les!interactions!eucaryotiques!durables!souvent!multipartites!"!
un!protiste!en!symbiose!avec!d’autre(s)!protiste(s),!bactérie(s),!et/ou!virus,!formant!un!‘holobionte’!?!!
2. quelle!est!la!distribution!biogéographique!et!écologique!des!holobiontes!majeurs!du!plancton!photique!?!!
3. quels!avantages!génomiques!et!potentiels!d’acclimatation/adaptation!sont!apportés!par!la!symbiose!?!
!
Les!symbioses!des!eucaryotes!pélagiques!sont!encore!très!mal!connues!par!rapport!aux!symbioses!marines!côtières!(e.g.!
corail)! et! terrestres! (e.g.! mycorhizes),! et! leur! connaissance! reste! encore! très! descriptive! (Decelle! et! al.! 2015)! et! trop!
subjective,!basée!sur!les!trop!rares!observations!initiales!de!quelques!biologistes!marins.!SYMBIOME!propose!une!approche!
résolument!systémique!(au!sens!‘systems)biology’)!de!la!question,!basée!sur!la!puissance!des!nouveaux!échantillons!éco4
morpho4génétiques! acquis! lors! des! missions! Tara4Oceans! et! des! jeux! de! données! générés! dans! les! Programmes! des!
Investissements!d’Avenir!OCEANOMICS!et!FRANCE"GENOMIQUE.!Pour!la!première!fois!la!symbiose!eucaryote!pélagique!est!
explorée!sans!a!priori!et!sur!un!nombre!d’échantillons!conséquents!couvrant!largement!les!échelles!spatiale,!organismique,!
et!écosystémique!(gènes,!organismes,!écosystèmes)!d’un!biome!planétaire.!
!
)
3:Approche)méthodologique)et)technique)envisagée):) )
Le!projet!SYMBIOME!repose!sur!des!avancées!
méthodologiques! et! conceptuelles! réalisées! au! sein! du! consortium! Tara, Oceans! ces! 5! dernières! années,! et! notamment!
dans!l’équipe!EPEP!à!la!Station!Biologique!de!Roscoff!avec!les!thèses!de!Johan!Decelle!(2012)!et!Nicolas!Henry!(2016),!et!au!
Genoscope! avec! des! analyses! majeures! des! métagenomes! et! métatranscriptomes! eucaryotes! de! l’océan! global! soumises!
pour!publication!au!début!de!l’année!2016.!)
!
Les!analyses!prévues!sont!basées!sur!les!échantillons!et!données!génétiques!et!morphologiques!acquises!dans!Tara!Oceans!
sur!220!sites!des!océans!planétaires,!2!profondeurs!de!la!zone!photique,!6!fractions!de!taille!organismique!des!virus!aux!
petits!animaux,!et!consistant!en!>3!000!communautés!planctoniques!de!fraction!de!taille!définie.!Il!s’agit!du!plus!gros!jeu!de!
donnée! de! génomique! (metaG,! metaT,! metaB)! environnementale! à! l’heure! actuelle!:! 43! métagenomes! viraux,! 243!
métagenomes! procaryotes,! 441! métagenomes! eucaryotes,! 441! métatranscriptomes! eucaryotes,! 1.8! milliards! de!
métabarcodes! ribosomaux! eucaryotiques! (V9! 18S! rDNA),! 1"2! milliards! de! métabarcodes! ribosomaux! procaryotiques! et!
chloroplastiques! (16S! rDNA)! en! cours! de! séquençage,! totalisant! plus! de! 40! Terabases!!;! accompagné! de! l’ensemble! de! la!
collection! de! communautés! de! protistes! préservées! dans! différents! tampons! à! la! Station! Biologique! de! Roscoff! (>11! 000!
échantillons!;!http://tara"oceanomics"roscoff.fr/).!
!
De! manière! générale,! une! combinaison! d’analyses! bioinformatiques! d’écologie! moléculaire! des! métacommunautés!
(données! acquises)! et! d’analyses! génétique! et! d’imagerie! sur! cellules! uniques! (données! en! partie! à! générer)! permettra!
d’une!part!d’extraire!les!principaux!patterns!de!distribution!de!gènes!ou!métabarcodes!(OTUs)!à!caractère!symbiotiques,!
d’autre! part! de! valider! leur! associations/interactions! au! niveau! organismique.! Une! deuxième! phase! explorera! les!
transcriptomes/génomes!d’une!sélection!d’holobiontes!clef!à!travers!les!provinces!océaniques!explorées!par!Tara"Oceans!
pour!comprendre!leurs!potentiels!évolutif!et!écologique.!!
!
Plus!précisément,!les!analyses!envisagées!pour!répondre!aux!questions!posées!sont!:!!
!
1. détection)des)symbioses)eucaryotes)majeures)à)travers)les)domaines)du)vivant.!!!
"! analyses! bioinformatiques/statistiques! des! patrons! de! co"occurrences! des! métabarcodes! rDNA! (eucaryotes! et!
procaryotes)! et! des! gènes! transcrits! dans! l’ensemble! des! communautés! de! plancton! séquencées.! Les! fractions! de! tailles!
organismiques!sont!traitées!séparément,!et!les!OTUs!ribosomaux!sont!agrégés!à!différents!degrés!de!similarité!pour!tester!
la!force!des!relations!statistiques!à!travers!la!variation!de!spécificité!et!d’évolution!des!interactions!biologiques.!
"! isolement! en! microscopie! (visible! et! fluorescente,! pour! notamment! reconnaître! les! symbiontes! photosynthétiques)! des!
protistes! hôtes! symbiotiques,! et! séquençage! en! Illumina! des! métabarcodes! eucaryotes! et! procaryotes! associés! à! chaque!
cellule! (tentative! potentielle! de! séquençage! de! transcriptome! sur! cellule! unique! également).! Cette! partie! permet! une!
validation! biologique! des! hypothèses! générées! in, silico! ci"dessus,! et/ou! l’amélioration! des! approches! bioinfo/biostat! de!
détection!des!partenaires!symbiotiques.!
"séquençage!«!cellule!isolée!»!de!l’holobionte,!pour!obtenir!une!information!génomique!partielle!de!chaque!partenaire,!et!
reconstitution!du!transcriptome!par!analyse!statistique!des!métatranscriptomes!contenant!l’holobionte.!
!
2. distribution)écologique)des)holobiontes.)
"! ! analyses! statistiques! d’écologie! moléculaire! de! la! distribution! spatio"temporelle! des! holobiontes! validés! les! plus!
abondants! du! plancton! marin,! à! travers! leur! marqueur! rDNA,! leurs! gènes! (métatranscriptomes! et! potentiellement!
métagénomes),!et!en!fonction!des!fractions!de!tailles!organismiques,!des!paramètres!environnementaux,!et!des!distances!
lagrangiennes!séparant!les!stations!Tara"Oceans.!!
Un! accent! sera! mis! sur! l’étude! des! principales, photosymbioses,!
où!un!protiste!hétérotrophe!abrite!un!protiste!autotrophe!(microalgue)!ou!une!cyanobactérie,!mais!nous!resterons!avant!
tout! ouvert! à! l’information! nouvelle! que! les! données! nous! apportent! tout! au! long! de! l’axe! symbiotique,! depuis! les!
interactions! parasitoïdes! aux! mutualismes! obligatoires.! Si! possible,! les! distributions! écologiques! des! holobiontes! seront!
comparées!à!celle!de!taxa/lignées!voisins!non"symbiotiques,!notamment!dans!le!cas!des!photosymbioses,!pour!comprendre!
l’effet!de!la!symbiose!sur!la!niche!écologique!réalisée.!
!
3. avantages)écologiques/évolutifs)des)holobiontes.))
"! analyses! de! l’abondance! relative! des! métabarcodes! et! des! transcrits! des! holobiontes! validés! les! plus! abondants! du!
plancton! marin,! à! travers! les! échelles! spatiales,! environnementales,! et! les! fractions! de! tailles! organismiques.! Ces! études!
permettront! de! comprendre! l’abondance! des! partenaires! symbiotiques! et! leur! variation! d’expression! géniques! à! la! fois!
dans!leurs!phases!associées!et!libres.!Nous!tenterons!de!comprendre!quels!gènes!sont!exprimés!ou!au!contraire!réprimés!
dans!les!holobiontes,!et!si!et!comment!chaque!phase!du!cycle!symbiotique!permet!à!chacun!des!partenaires!de!s’acclimater!
à!des!niches!plus!complexes!et!vastes,!et!accroitre!ainsi!leur!potentiel!écologique.!!
"!si!le!temps!permet,!analyse!du!polymorphisme!et!des!patrons!de!sélection!génétique!des!gènes!clefs!exprimés!dans!les!
phases! symbiotiques! et! aposymbiotiques,! pour! comprendre! les! effets! potentiels! de! l’association! symbiotique! sur!
l’évolution!des!génomes!et!l’adaptation!fonctionnelle.!!
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A! terme,! ce! travail! devrait! permettre! de! mettre! en! évidence! les! principales! symbioses! du! plancton! océanique! photique,!
tout! en! commençant! à! comprendre! les! fonctions! et! principes! de! sélection! éco"génomiques! des! ces! associations!
fructueuses.!!
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Cette! thèse! sera! menée! en! parallèle! d’un! projet! post"doctoral! de! 3! ans! (projet! ‘Plancton! Océanique,! Climat,! et!
Développement‘! financé! par! le! FFEM! "! Fonds! Français! pour! l’Environnement! Mondial)! qui! visera! à! comprendre!
l’architecture! et! la! dynamique! des! réseaux! d’interactions! (interactomes)! trans"domaines! du! plancton! mondial,! avec!
notamment! l’identification! des! modules! de! biodiversité! et/ou! espèces! clef"de"voutes! qui! structurent! l’auto"organisation!
des!communautés.!Les!holobiontes!pourront!donc!être!intégrés!dans!un!contexte!plus!général!permettant!de!comprendre!
aussi!leur!rôle!écosystémique.!
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Références!Citées!:!!
Bork,!P.,!C.!Bowler,!C.!de!Vargas,!G.!Gorsky,!E.!Karsenti,!and!P.!Wincker.!2015:!Tara!Oceans!studies!plankton!at!Planetary!Scale.!Science!
348:873.!
Brum,!J.!R.,!J.!C.!Ignacio"Espinoza,!…!,!C.!de!Vargas,!…,!E.!Karsenti,!and!M.!B.!Sullivan.!2015:!Patterns!and!ecological!drivers!of!ocean!viral!
communities.!Science!348:1261498.!
Decelle,!J.,!Colin,!S.,!and!Foster,!R.!!Photosymbiosis!in!marine!planktonic!protists.!In:!Marine!Protists.!Springer!Japan,!2015;!pp.!465"500.!
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Guidi,!L.,!S.!Chaffron,!L.!Bittner,!D.!Eveillard,!…!,!C.!de!Vargas,!…!,!E.!Karsenti,!C.!Bowler,!and!G.!Gorsky.!2015:!Plankton!networks!driving!
carbon!export!in!the!oligotrophic!ocean.!Nature!:!In!press.!
Lima"Mendez,!G.,!K.!Faust,!N.!Henry,!…,!C.!Bowler,!C.!de!Vargas,!and!J.!Raes.!2015:!Determinants!of!community!structure!in!the!global!
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Pesant,!S.,!F.!Not,!M.!Picheral,!S.!Kandels"Lewis,!N.!Le!Bescot,!…!,!C.!de!Vargas,!M.!Follows,!…,!P.!Wincker.!2015:!Open!science!resources!for!
the!discovery!and!analysis!of!Tara!Oceans!data.!Scientific!Data!2:150023.!
Sunagawa,!S.,!L.!P.!Coelho,!S.!Chaffron,!…!,!C.!de!Vargas,!G.!Gorsky,!…!,!S.!G.!Acinas,!and!P.!Bork.!2015:!Structure!and!Function!of!the!Global!
Ocean!Microbiome.!Science!348:1261359.!
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4:Profil)du)candidat):)
Le!candidat!devra!avoir:!!
"!une!formation!de!base!en!biologie!et!écologie.!!!
"!une!bonne!connaissance!et!un!gout!prononcé!pour!les!analyses!bioinformatiques!et!biostatistiques!(connaissance!de!base!
des!langages!de!programmation!Perl!ou!Python,!et!de!R,!dans!un!environnement!Unix/Linux).!!
"!une!connaissance!des!techniques!de!biologie!et!écologie!moléculaires!("omiques!environnementales).!!
"!un!fort!intérêt!pour!l’écologie!et!l’évolution!des!eucaryotes!marins!et!symbioses.!
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5:Positionnement) et) environnement) scientifique) dans) le) contexte) régional,) et) le) cas) échéant,)
national)et)international):)
SYMBIOME! s’inscrit! dans! le! programme! des! Investissements! d’Avenir! OCEANOMICS! (2014"2020)! au! niveau! régional! et!
national! (http://www.oceanomics.eu/fr),! dans! le! programme! et! consortium! TARA"Oceans! au! niveau! national! et!
international! (http://oceans.taraexpeditions.org/en/m/about"tara/10"expeditions/tara"oceans/).! Cet! environnement!
scientifique!a!démontré!sa!qualité!et!productivité!avec!la!publication!d’un!numéro!spécial!de!la!revue!Science!‘A!world!of!
plankton’!en!mai!2015!(6!publications),!et!la!publication!de!2!articles!dans!Nature!au!début!de!l’année!2016.!!
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