Offre de thèse 2010





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Offre de thèse 2010

Titre du projet de thèse Interactions métaboliques et fonctionnelles au sein de la communauté microbienne lignolytique.

Ecole Doctorale Ressources Procédés Produits et Environnements (RP2E), Nancy-Université

Encadrants Pascale Frey-Klett (klett@nancy.inra.fr) et Eric Gelhaye (Eric.Gelhaye@scbiol.uhp-nancy.fr )

Laboratoire d’accueil  UMR 1136 INRA-UHP « Interactions Arbres-Microorganismes », Centre INRA de Nancy

Problématique générale de recherche et état de l'artPendant longtemps, champignons et bactéries ont été considérés comme opérant par eux-mêmes, oubliant le fait qu’ils coexistent et forment des communautés mixtes fonctionnellement interdépendantes. Or il est maintenant évidant que des consortia mixtes bactéries-champignons sont impliqués dans de très nombreuses fonctions d’importance écologique, environnementale, biotechnologique et/ou économique, telles que les cycles biogéochimiques, la nutrition et la santé des plantes, la fabrication de produits agroalimentaires, la dégradation de xénobiotiques.

Que ce soit en forêt ou dans l’industrie, la biodégradation du bois d’origine microbienne est un processus d’importance, parce qu’il est une étape du cycle de la matière organique dans les écosystèmes forestiers ou parce que, s’agissant du bois matériau, il occasionne des pertes économiques non négligeables. Les champignons sont parmi les agents de dégradation du bois les mieux connus. Les champignons de pourriture blanche, tel que Phanerochaete chrysosporium, sont lignivores et interviennent très précocement dans le processus de dégradation du bois. Ils se développent aussi bien dans les sols forestiers que sur les bâtiments et les ouvrages en bois. En conditions naturelles, comme tous les champignons, les champignons lignivores sont naturellement associés à des communautés bactériennes. La composition taxonomique et fonctionnelle de ces communautés est aujourd’hui très mal connue. En particulier l’implication éventuelle de ces communautés dans les processus de décomposition du bois, et notamment de dégradation de la lignine, n’a jusqu’à présent été que très partiellement étudiée.
La question de recherche spécifiquement posée au candidatParmi les enzymes potentiellement impliquées dans le catabolisme de la lignine, notre attention se porte vers une nouvelle classe de glutathion-S-tranférases (GST) appelées b-aryl-étherases, pouvant être d’origine fongique ou bactérienne. Chez les plantes et les animaux, les GST sont connues pour leur rôle clé dans la détoxication de xénobiotiques. Le rôle des GST fongiques et bactériennes est en revanche bien moins connu. Grâce à l’analyse des génomes de champignons disponibles, une nouvelle classe de GST, nommées éthérases, a été identifiée. Les membres de cette classe s’apparentent étroitement aux GST bactériennes décrites chez Sphingomonas paucimobilis et impliquées dans la coupure des liaisons b-aryl éther qui structurent la molécule de lignine. Un projet ANR Blanc, accepté en 2009, vise à caractériser les b-aryl-étherases fongiques et bactériennes afin d’identifier de nouveaux mécanismes de dégradation microbienne de la lignine, ayant des applications potentielles d’importance dans l’industrie du bois et pour la production de biocarburants de deuxième génération. Le doctorant sera partie prenante de ce projet. Son travail aura pour objectif d’améliorer notre connaissance de la contribution respective des champignons de pourriture blanche et des bactéries qui leur sont associées, au processus de dégradation de la lignine, en prenant les éthérases comme cible fonctionnelle.
Hypothèses de travailNous faisons l’hypothèse que les champignons de pourriture jouent un rôle moteur au sein de la communauté microbienne lignolytique se traduisant par un enrichissement en bactéries qui (1) sont capables de moduler les activités éthérases de leur hôte fongique et/ou (2) présentent elles-même des activités éthérases capables de générer des catabolites dérivés de la lignine assimilables par leur champignon hôte. L’objectif de la thèse est d’apprécier la validité de cette hypothèse.
Matériel disponible et/ou à produire et méthodes envisagéesNous mettrons en place des microcosmes de sol forestier contenant des morceaux de bois colonisés par le champignon de pourriture blanche Phanerochaete chrysosporium, de manière à isoler des bactéries étroitement associées à ce champignon au cours du processus de décomposition du bois. Ces souches bactériennes seront taxonomiquement identifiées et nous utiliserons un test en microplaque pour caractériser leur activité b-aryl-étherases. Cette activité sera comparée à celle des souches bactériennes du sol de manière à pouvoir déceler un enrichissement en souches éthérases+ au voisinage du champignon. En parallèle, des confrontations entre le champignon et une ou plusieurs souches bactériennes seront également réalisées de manière à appréhender l’impact de bactéries seules ou en mélange sur l’expression des gènes d’éthérases fongiques (RT-PCR quantitative) et/ou l’activité de ces enzymes (test en microplaque).
Compétences (cognitives et techniques) que le doctorant acquerra durant sa thèse

  • Au plan cognitif Physiologie bactérienne et fongique, Ecologie microbienne fonctionnelle, Biochimie microbienne

- Au plan technique Expérimentations en conditions contrôlées, Génétique et génomique fonctionnelle bactérienne et fongique, Suivi à haut débit d’activités enzymatiques

Conditions pour candidater  Envoyer CV + lettre de motivation + coordonnées d'au moins une personne de référence à Pascale Frey-Klett (klett@nancy.inra.fr, tél : 03 83 39 41 49) avant le 9 avril 2010. Après une première sélection sur dossier, les candidats retenus seront auditionnés par téléphone entre le 19 et le 23 avril 2010.


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