Comparing the distribution, selection and activity of DNA and RNA viruses in soil

Les sols contiennent une grande diversité de micro-organismes qui jouent un rôle essentiel dans le fonctionnement des écosystèmes. Ces micro-organismes sont infectés par des virus, qui sont également très diversifiés dans les sols. Cependant, l'écologie des virus du sol, leur impact sur les communautés microbiennes et leur rôle dans le fonctionnement des écosystèmes restent mal compris. Des études métagénomiques ont commencé à mettre en évidence la diversité remarquable, la dynamique spatio-temporelle et les facteurs environnementaux des communautés virales du sol, ainsi que leurs rôles écologiques. Néanmoins, ces études se sont largement concentrées sur les virus à ADN double brin (ADNdb), en particulier les bactériophages, tandis que les virus à ARN du sol ont reçu beaucoup moins d'attention. Des recherches récentes suggèrent que les virus à ARN sont non seulement très diversifiés dans les sols, mais qu'ils sont également associés à toute une série d'hôtes eucaryotes et bactériens. Cette thèse avait pour objectif d'étudier les virus à ARN du sol et leur réponse aux variables environnementales par rapport aux virus à ADN. Différentes méthodes moléculaires peuvent être utilisées pour profiler les communautés de virus à ARN dans des échantillons environnementaux, mais chaque méthode comporte des biais potentiels qui peuvent influencer la diversité observée. En conséquence, le premier objectif de cette thèse était de comparer différentes approches pour caractériser les virus à ARN du sol rhizosphérique et de déterminer si ces communautés partagent des virus avec les racines des plantes associées (chapitre 2). À l'aide d'expériences contrôlées en microcosmes de sol, les réponses in situ des communautés de virus à ARN et à ADN aux substrats nutritifs, ciblant différents groupes fonctionnels de micro-organismes impliqués dans les processus biogéochimiques, ont été évaluées (chapitre 3). Plus précisément, des déchets végétaux de luzerne ont été utilisés pour stimuler les hétérotrophes, du méthane pour cibler les méthylotrophes et de l'urée pour enrichir les nitrifiants. Enfin, l'influence de la température sur les interactions virus-hôte en réponse aux déchets végétaux de luzerne a été étudiée (chapitre 4). Les viromes du sol (c'est-à-dire le séquençage de la fraction virale) ont révélé une plus grande richesse en virus à ARN et une plus grande abondance de virus formant des capsides que les métatranscriptomes du sol. Les métatranscriptomes enrichis en ARN double brin (ARNdb) provenant des racines ont augmenté la détection des virus à ARNdb, mais ont réduit la diversité globale par rapport aux métatranscriptomes des racines. Les sols étaient dominés par les virus procaryotes, tandis que les racines abritaient davantage de virus végétaux et fongiques, 16 % des virus à ARN étant communs au sol et aux racines. Les amendements du substrat ont induit des changements distincts dans les populations microbiennes, qui ont été étroitement parallèles aux changements correspondants dans les communautés de virus à ADN et à ARN et leurs associations hôtes prévues. La majorité des phages à ARN Leviviricetes étaient actifs sur le plan transcriptionnel, ce qui indique une activité répandue dans le sol. Les sols amendés à la luzerne ont également présenté des changements dépendants de la température dans la composition des communautés microbiennes et virales et ont vu leur abondance de virus ADN actifs, principalement lytiques, augmenter de manière significative. Dans l'ensemble, cette thèse souligne l'importance d'utiliser plusieurs approches d'extraction pour saisir la diversité des virus ARN dans les systèmes sol-plante. Les résultats démontrent que les communautés de virus ARN du sol sont diverses, actives et sensibles aux facteurs biotiques et abiotiques, ce qui a des implications pour l'écologie microbienne et le cycle biogéochimique.