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Thèse Année : 2021

Metabolic and ecological strategies of specialist bacteria mediating macroalgae breakdown

Stratégies métaboliques et écologiques de bactéries spécialistes de la dégradation de macroalgues

Résumé

Heterotrophic bacteria are key players in algal biomass recycling. Numerous works focused on the degradation of purified algal polysaccharides and discovered new enzymes and catabolic pathways. However, this strategy does not reflect the structural complexity of the algal extracellular matrix. In this thesis I implemented diverse approaches to decipher the ecological and metabolic strategies of bacteria specialized in the utilization of fresh macroalgae. I evidenced a succession of the epiphytic microbiota during in situ macroalgae decomposition. The presence of the known algal-polysaccharides degrader genus Zobellia was assessed on diverse macroalgae. Its abundance was season-dependent and particularly high on decaying algae. I demonstrated that Zobellia galactanivorans DsijT has the capacity to use fresh brown algae as a sole carbon source, highlighting a specific pioneer degrader behaviour. The analysis of its transcriptome revealed the induction of a subset of genes, including novel uncharacterized polysaccharide utilization loci (PULs), specifically induced with intact algae. The preliminary characterization of one of these PULs demonstrated its role in the degradation of fucose-containing sulfated polysaccharides and led to the discovery of novel enzymatic activities in Z. galactanivorans. Co-culture experiments showed that Z. galactanivorans supported the growth of Tenacibaculum spp. with macroalgae, bringing out cooperative interactions between pioneer and opportunist bacteria. By studying macroalgae degradation mechanisms at different scales, this thesis contributes to unveil the strategies of heterotrophic marine bacteria in the fate of macroalgal biomass.
Les bactéries hétérotrophes sont des acteurs clés du recyclage de la biomasse algale. De nombreuses enzymes et voies cataboliques pour la dégradation de polysaccharides algaux purifiés ont été caractérisées. Cependant, ces mécanismes ne reflètent pas la complexité des réponses mises en œuvre pour dégrader des algues entières. J'ai donc étudié les stratégies écologiques et métaboliques de bactéries spécialistes de l'utilisation des macroalgues fraîches. La succession du microbiote épiphyte au cours de la décomposition de macroalgues a d’abord été étudiée. La présence du genre Zobellia, acteur clé de la dégradation, à la surface de diverses macroalgues a été montré. Son abondance varie selon les saisons et est particulièrement élevée dans le microbiote d’algues en décomposition. J'ai démontré que Zobellia galactanivorans DsijT utilise les algues brunes comme seule source de carbone, soulignant son rôle pionnier dans l’attaque de tissus algaux. Un ensemble de gènes, dont certains au sein de nouveaux loci dédiés à l’utilisation de polysaccharide (PUL) non caractérisés, étaient spécifiquement induits en présence d’algues. La caractérisation préliminaire de l’un de ces PUL a établi son rôle dans la dégradation de polysaccharides sulfatés contenant du fucose et conduit à la découverte de nouvelles activités enzymatiques chez Z. galactanivorans. Des interactions coopératives entre Z. galactanivorans et des Tenacibaculum spp. lors de l’utilisation de macroalgues ont été montrées. Par l’étude des mécanismes de dégradation de macroalgues à différentes échelles, cette thèse contribue à dévoiler les stratégies des bactéries marines hétérotrophes dans le devenir de la biomasse algale.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03551509 , version 1 (01-02-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03551509 , version 1

Citer

Maéva Brunet. Metabolic and ecological strategies of specialist bacteria mediating macroalgae breakdown. Biodiversity and Ecology. Sorbonne Université, 2021. English. ⟨NNT : 2021SORUS316⟩. ⟨tel-03551509⟩
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