Soutenance de thèse de ESTOUP Paul
Titre de thèse
Structure, diversité et interactions du microbiote associé à la culture d'Ulva lacinulata : vers une compréhension multi-règnes de l'holobionte ulve
Structure, diversity and interactions of the microbiota associated with Ulva lacinulata cultures: towards a multi-kingdom understanding of the Ulva holobiont
Résumé de la thèse
Les ulves sont des macroalgues vertes connues pour leurs efflorescences massives (« marées vertes ») en milieu littoral souvent liées à l'eutrophisation d'origine anthropique. Elles entraînent des impacts environnementaux et socio-économiques majeurs. Parallèlement, l'ulve suscite un intérêt croissant en aquaculture en raison de sa culture aisée et de ses perspectives de valorisation. L'ulve forme un holobionte où la communauté microbienne associée influence fortement sa physiologie. Si le rôle des bactéries associées à l'ulve est étudié depuis une quarantaine d'années, la composante globale de l'holobionte, incluant eucaryotes et virus, demeure encore peu explorée. Dans ce contexte, mon travail s'appuie sur un système expérimental de culture à haut rendement algal, utilisé pour de la production de biomasse d'ulve. Deux régimes de culture contrastés ont été comparés : un apport continu d'eau de mer naturelle et un apport d'eau de mer enrichie en nitrate ou urée et phosphate en mode batch. Nous avons caractérisé trois composantes du microbiote associé à Ulva lacinulata : (i) les communautés bactériennes, (ii) les eucaryotes, toutes deux analysées dans le biofilm de surface de l'ulve et dans l'eau de culture, et (iii) la fraction virale à ADN double brin, étudiée uniquement dans l'eau environnante. L'enrichissement des cultures a un effet de remodelage des communautés bactériennes, avec l'émergence de taxons opportunistes impliqués dans le métabolisme de l'azote. Un core microbiote bactérien persiste dans les deux conditions, suggérant son rôle central au sein de l'holobionte. L'eau de culture contient une large diversité de virus à ADN eucaryotes (~750 entités), pour la plupart inconnus ou peu décrits dans le milieu marin et chez l'ulve. La diversité des eucaryotes est peu affectée par l'enrichissement en nutriments et des liens potentiels entre certains virus et leurs hôtes eucaryotes sont identifiés par des analyses de cooccurrence. Cette étude propose une vision multi-règnes de l'holobionte Ulva lacinulata et ouvre la voie à une compréhension plus fine de sa dynamique dans un contexte d'efflorescence environnementale suite à un évènement d'eutrophisation.
Thesis resume
Ulva are green macroalgae renowned for forming massive blooms known as "green tides" in coastal environments. They are often associated with anthropogenic eutrophication and result in significant environmental and socio-economic impacts. Ulva have attracted growing interest in aquaculture due to their cultivation ease and diverse valorization prospects. Ulva form complex holobionts in which the associated microbial community strongly influences its physiology. Although the role of Ulva-associated bacteria has been studied since about 40 years, the broader components of its holobiont, including eukaryotes and viruses, remain largely unexplored. In this context, my study was conducted using a high-rate algal pond system with two contrasting cultivation regimes: a continuous supply of natural seawater and a batch supply of seawater with nitrate or urea and phosphate enrichment. We characterized three components of the microbiome associated with Ulva lacinulata: (i) bacterial communities, (ii) eukaryotic assemblages, both analyzed in the algal surface biofilm and in the culture water, and (iii) the double-stranded DNA viral fraction, studied exclusively in the culture water. The structure of the bacterial community was impacted by nutrient enrichment, marked by the emergence of opportunistic taxa involved in nitrogen metabolism. A core group of bacterial taxa persisted under both conditions, suggesting its central role within the holobiont. The culture water harbored a wide diversity of eukaryotic DNA viruses (~ 750 entities), most of which are unknown or poorly characterized in marine environments or in association with Ulva. Eukaryotic communities were less affected by nutrient enrichment and potential links between specific viral taxa and their eukaryotic hosts were highlighted using co-occurrence analyses. This study provides a multi-kingdom perspective of the microbiome associated with cultivated Ulva lacinulata and opens new avenues for understanding the holobiont dynamics in a context of massive algal blooms in coastal zones.