Objectifs scientifiques :
La majorité des études sur le lien biodiversité-stabilité et biodiversité-fonction ont été basées sur un recensement des espèces présentes dans l’écosystème. Récemment, les nouvelles méthodes d’écologie moléculaire donnent accès à d’excellents marqueurs de l’état fonctionnel de l’écosystème. Un facteur fondamental et qui reste limitant est la qualité des échantillons. Ceci est particulièrement vrai dans le domaine océanique profond (>80% de l’océan global) qui est marqué par des conditions environnementales particulières et extrêmes : forte pression hydrostatique (40 MPa en moyenne) et faible température (2-4°C en moyenne). Les techniques classiques de prélèvement (bouteilles Niskins), lors de campagnes océanographiques, induisent un changement des conditions environnementales (pression hydrostatique et température) et un délai trop long entre le prélèvement et le conditionnement de l’échantillon. De plus, les techniques d’échantillonnage in situ permettant le prélèvement en condition hyperbare d’échantillons profond développé par l’Institut Méditerranéen d’Océanologie (MIO) sont limités par le volume nécessaire à un échantillonnage destiné à l’étude de la biodiversité.
De manière générale, la quasi-totalité des échantillons destinés à l’étude de la biodiversité sont obtenus à l’aide de bouteille Niskin (par exemple Tara), ce qui limite la profondeur d’échantillonnage et met en doute les résultats obtenus sur la diversité fonctionnelle. En effet, le temps de remontée d’un échantillon à 1000m de profondeur et son arrivée sur le pont du navire est d’environ 1h. Le temps de son prélèvement, de sa filtration et de sa préservation rajoute au minimum 30 minutes, délai largement supérieur à la stabilité entrainant une dégradation du matériel génétique (tel que l’ARN) et par conséquent introduisant des biais majeurs. Pour preuve, des études récentes du MIO ont montré que le changement des conditions environnementales influence les activités métaboliques et la diversité d’échantillons prélevés dans les domaines océaniques méso- (200-1000m) et bathypélagique (>1000m de profondeur).
Dans ce projet, le MIO propose de développer une méthodologie adaptée pour prélever (grand volume en réplicas), incuber, ajouter un substrat ou un poison, filtrer et conditionner les échantillons selon le besoin en vue d’un séquençage in situ.
A ce jour, il n’existe que très peu d’études , qui compare les profils d’expression de gènes de communautés microbiennes prélevées de manière classique à celles prélevées dans les conditions in situ.
L’objectif principal de ce projet est de mieux comprendre le rôle des micro-organismes, dans le domaine océanique profond, dans l’utilisation de la matière organique par des méthodes moléculaires impliquant les « nouvelles générations de séquençage ». Lié à leur activité de recherche principale, le MIO désire développer un système in situ pouvant opéré par grand fond mais qui sera utilisable également en surface pour d’autres besoins scientifiques ou de surveillance de la qualité des eaux (exemple : mesure de la production primaire de surface, évaluation de contamination fécale en milieu côtier, etc…).
Description technique :
Le MIO souhaiterait poursuivre les échanges avec la DT-INSU pour identifier les verrous technologiques, pour établir le cahier des charges définitifs en vue de monter un projet de financement dans le cadre du programme européen FET (Future Emerging Technology).
Une chercheuse du MIO (C. Romeveau) a rejoint l’équipe et a fait part à la DT de ses besoins en matière de préleveur in situ (extension de la collaboration avec le GIS et le GET de Toulouse). Une réflexion a ainsi été menée pour établir un workflow afin de bien identifier les étapes de prélèvement et de préparation de l’échantillon avant stockage. Par rapport au cahier des charges initial, il a été ajouté :
- un système de stérilisation par irradiation UV pour le tube conduisant l’eau jusqu’au système de filtration, afin de réduire au maximum toute contamination dans le cadre de déploiement longue durée.
- un corps de chauffe, nécessaire pour l’étape de d’extraction du matériel génétique par une lyse de la cellule microbienne afin de stabiliser les acides nucléiques.
Contact DT : Christine Drezen