Supervision par :

Alexander Culley (Membre régulier)

Co-supervision par :

Warwick Vincent (Membre régulier)

Description du projet de recherche

Interactions microbes-virus dans les habitats cryosphériques de la dernière zone de glace de l'Arctique

Introduction: La cryosphère, cette partie de la planète où la plupart de l'eau est gelée, a subi d'importantes pertes en termes d'étendue et de volume au cours des dernières décennies en raison des changements climatiques. Bien qu'essentiellement gelés, les habitats cryosphériques abritent des populations microbiennes et virales diverses et spécialisées qui jouent un rôle essentiel dans le fonctionnement de ces écosystèmes. Les conditions extrêmes qui caractérisent ces environnements peuvent favoriser des interactions uniques et des écologies modifiées des micro-organismes et de leurs virus, avec des implications pour l'évolution et l'adaptation microbiennes. Les outils moléculaires modernes commencent seulement à être appliqués pour étudier ces écosystèmes. Objectifs: Dans le cadre du projet Sentinelle Nord "Last Ice Microbiomes and Arctic Ecosystem Health", j'étudierai les communautés microbiennes et leurs virus qui vivent dans différents types de cryo-environnements dans la zone des dernières glaces. Plus précisément, j'utiliserai des analyses métagénomiques pour étudier la diversité et le métabolisme microbiens dans différents habitats et j'étudierai si et comment ils sont affectés par une infection virale. L'un de mes principaux objectifs de recherche est de comprendre si les environnements de glace ancienne et stable permettent l'établissement de types spécifiques d'interactions microbes-virus qui ne peuvent pas se former dans des environnements plus jeunes et éphémères. Avec les changements environnementaux en cours, les caractéristiques de la glace ancienne et épaisse disparaissent et seront éventuellement remplacées par des habitats plus transitoires. Sites d'études: Dans le cadre de ce projet, nous recueillerons des échantillons sur la plate-forme de glace Ward Hunt et sur la glace de mer environnante, au large de la côte nord de l'île d'Ellesmere au Nunavut, Canada. Les types de cryo-environnements ciblés comprennent la glace de banquise, les lacs permanents à la surface de la banquise, qui dégèlent et regèlent chaque année, ainsi que les ruisseaux d'eau de fonte. De plus, nous prélèverons des échantillons d'eau de mer et de glace de mer lors d'une expédition dans le gyre de Beaufort à bord du NGCC Louis S. St-Laurent, dans le but de recueillir les communautés microbiennes qui alimentent éventuellement les environnements de glace de la dernière zone de glace. Matériel et méthodes: Nous collecterons des échantillons sur des filtres Anotop ayant une porosité de 0.02 µm qui capturent les eucaryotes, les procaryotes et les virus. Je me concentrerai sur les procaryotes et les virus pour ce projet. J'extrairai l'ADN total de la communauté à partir de ces filtres et utiliserai le séquençage métagénomique shotgun pour accéder à l'information génomique codée par les microbes et les virus. Je reconstituerai les génomes microbiens et leur métabolisme, et j'identifierai les séquences virales dans les mêmes ensembles de données. L'appariement in silico des virus et des hôtes, ainsi que la prédiction du mode de vie des virus et l'identification des gènes métaboliques auxiliaires codés par les virus, permettront de mettre en lumière les interactions spécifiques et l'effet du contexte environnemental sur ces relations. Résultats attendus: Les résultats de cette étude nous aideront à mieux comprendre la diversité et la fonction des communautés microbiennes dans ces habitats nordiques extrêmes et menacés. Ils fourniront certains des premiers aperçus génomiques de leurs capacités métaboliques et du rôle des interactions microbes-virus pour la structure de la communauté et le fonctionnement de l'écosystème. Je m'attends à voir des différences dans la biodiversité et le type d'interaction entre des cryohabitats comparativement stables et anciens (la plate-forme de glace et la glace de mer pluriannuelle) et les systèmes plus transitoires et éphémères (les lacs d'eau de fonte et la glace jeune). Je m’attends également à ce que les communautés "âgées" présentent des interactions plus spécifiques et synergiques, et que les communautés plus jeunes présentent un ensemble de fonctions plus diversifiées mais non spécifiques qui permettent des relations éphémères.

Coordonnées des sites de recherche

Communications scientifiques

Labbé, M., Thaler, M., Pitot, T.M., Rapp, J., Vincent, W.F., Culley, A.I., 2022. Climate-endangered arctic epishelf lake harbors viral assemblages with distinct genetic repertoires. Applied and Environmental Microbiology, 88(17), e00228-22. DOI: 10.1128/aem.00228-22.