Linking host-virus interactions to rates of biogeochemical processes in soil

Les microbiomes du sol représentent les écosystèmes biologiquement les plus diversifiés de la planète. Les virus du sol sont des régulateurs clés de la dynamique des communautés microbiennes à travers leurs interactions avec les hôtes et influencent ainsi les cycles biogéochimiques. Toutefois, l'étude des dynamiques virus-hôte entre populations individuelles dans le sol demeure difficile en raison de l'immense diversité des procaryotes et des virus. Pour mieux comprendre les interactions virus-hôte, une étude temporelle de 12 semaines utilisant des microcosmes de sol enrichis en méthane a été réalisée, incubés à 15, 25 ou 35 °C afin d'examiner in situ l'interaction entre populations natives et leurs virus. Les objectifs de cette thèse étaient : 1) tester l'hypothèse selon laquelle les taux d'interaction sont proportionnels aux taux d'activité des hôtes ; 2) examiner les interactions actives en « temps réel » via l'incorporation de nouveaux espaces dans les loci CRISPR des populations de méthanotrophes en combinant viromique et séquençage SIP-ADN ; 3) déterminer l'éventail d'hôtes des virus méthanotrophes (chapitre II) ; 4) évaluer et comparer l'efficacité des approches viromique, SIP-ADN et ADN total dans la récupération de la diversité virale à partir de sols enrichis en méthane (chapitre III) ; 5) rapporter l'observation que les génomes de Patescibacteria pouvaient être récupérés par viromique et SIP-ADN dans les sols enrichis en méthane, mais manquaient dans les métagénomes totaux (chapitre IV). Nos résultats soulignent l'importance de combiner le marquage isotopique stable avec l'analyse viromique pour capturer les interactions virus-hôte spécifiques in situ, notamment dans les environnements caractérisés par une forte diversité microbienne et virale. De plus, les analyses basées sur les génomes révèlent que l'activité virale dans le sol est proportionnelle aux processus fonctionnels réalisés par l'hôte, que les loci CRISPR des méthanotrophes accumulent davantage de nouveaux espaces au cours d'interactions prolongées, et que les virus infectant les méthanotrophes présentent généralement un spectre d'hôte étroit, limité au niveau du genre ou de la famille plutôt qu'à des groupes taxonomiques plus larges. Afin de capturer pleinement la complexité des communautés virales dans les sols, il est recommandé de combiner viromique et SIP-ADN comme cadre analytique intégratif, permettant de saisir des aspects complémentaires de la diversité et de la fonction virale dans des systèmes environnementaux complexes. Le choix méthodologique, tel que la viromique basée sur la fraction de taille et le séquençage SIP-ADN ciblant les communautés actives, constitue une approche efficace pour détecter et caractériser des lignées microbiennes de faible abondance comme les bactéries CPR dans des écosystèmes complexes. Dans l'ensemble, ce travail apporte de nouveaux éclairages sur l'écologie des virus du sol et met en évidence des approches méthodologiques pour résoudre les interactions virus-hôte actives et caractériser des lignées rares dans les réseaux microbiens complexes.