Offre de stage de M2: Dynamique temporelle de vibrions pathogènes en Rade de Brest

©Clarisse Lemonnier UBO

Identification et dynamique temporelle de vibrions pathogènes de mollusques en Rade de Brest sur une décennie (2014-2024) : Utilisation de la base de données de l’Observatoire génomique MicroBrest

CONTEXTE
La série d’observation métagénomique des microorganismes procaryotes en rade de Brest Microbrest est une série temporelle initiée en 2014 à Sainte-Anne du Portzic, laquelle bénéficie des nombreux paramètres (physiques, chimiques et biologiques) mesurés par le réseau national SOMLIT et permet ainsi de relier la dynamique des communautés microbiennes avec un contexte environnemental précis. Certains espèces de vibrions présents en rade de Brest (Vibrio tapetis, Harveyi clade, Splendidus clade…) sont pathogènes de mollusques (palourde, ormeau, huître,…), mais on ne connait pas encore leurs dynamiques temporelles sur ce site (Morot et al., 2024 ; Paillard et al., 2017, 2025). Les vibrions étant des bactéries très dépendantes des changements environnementaux, nous proposons donc de rechercher et d’identifier au sein du jeu de données de MicroBrest, des vibrions et en particulier des espèces pathogènes de mollusques présentes dans notre site d’étude. Cette étude a toute sa place dans les suivis d’observation de la Zone Atelier BRest Iroise (ZABRI) visant à mieux connaître la santé de l’écosystème rade de Brest. En effet, des facteurs abiotiques (réchauffement climatique, acidification…) et biotiques (prolifération d’espèces invasives, émergence des épizooties …) impactent la biodiversité à différentes niveaux trophiques, et en particulier celles des premiers maillons de la chaîne, les microorganismes (Lemonnier et al., 2020 ; Frère et al., 2018, Lasa et al , 2020). Ces microorganismes (bactéries, archées, phytoplancton et phytobenthos, parasites..) sont de plus en plus considérés comme de bons indicateurs de ces changements à long terme (Brumfield et al. 2021, 2025)

Objectifs du stage :
• Construire une base de données de tous les génomes de vibrions répertoriés.
• Soumettre in silico cette base de données génomiques des vibrions à l’ensemble du jeu de données obtenu par les analyses métabarcoding et métagenomiques de Microbrest (2014-2024), afin d’identifier la dynamique saisonnière de chaque espèce. L’accent sera mis en premier lieu sur l’analyse de la dynamique des génomes de vibrions pathogènes de mollusques et des gènes impliqués dans la virulence et dans le quorum sensing des vibrions, en lien avec les variations environnementales.
• Analyser et comparer les génomes de vibrions reconstruits à partir des données de métagénomique de la station Somlit (MicroBrest) avec ceux déjà répertoriés dans les bases de données (en accès libre et dans nos collections propres) analysables par la Plateforme MicroScope Microbial Genome Annotation & Analysis Platform).
• Rechercher à relier la dynamique de certains vibrions pathogènes avec un contexte environnemental précis (Réseau SOMLIT)

Attendus du stage :
Ce sujet de Master 2 est en continuité avec la thèse de Clarisse Lemonnier qui regroupait des chercheurs des trois équipes du LEMAR (Lemonnier et al. 2020). En effet, Camille Richon, modélisatrice biogéochimiste, co-porte avec moi cette demande avec pour objectif de commencer à développer des premiers modèles associant les paramètres physicochimiques (Station SOMLIT de Sainte-Anne du Portzic) qui structurent les communautés microbiennes de vibrions pathogènes. Olivier Gauthier, qui a déjà participé avec nous à l’étude des communautés microbiennes associées aux mollusques, sera également un partenaire indispensable.
Cette étude pourrait donner lieu à une première étape d’intégration des données omiques dans un modèle exploratoire physique et biogéochimique à la station SOMLIT. A plus long terme, cette étude permettrait de développer des approches prédictives des transitions écosystémiques fondées sur les données omiques. Ce stage permettra de connaître la dynamique de ces vibrions pathogènes, c’est aussi prévenir potentiellement d’épidémies et préserver les ressources vivantes en termes de pêche et d’aquaculture.

Environnement du stage :
Ce stage se déroulera au LEMAR sur le campus de l’IUEM de Plouzané, à proximité de Brest. Il sera co-encadré par Christine Paillard (Panorama) et Camille Richon (Chibido) au Lemar et Hugo Doré à BEEP.
C. Paillard (Panorama) formera la stagiaire à construire une base de données de tous les génomes complets de vibrions répertoriés dans les bases de données (en accès libre et de nos collections propres analysés par la Plateforme MicroScope (Microbial Genome Annotation & Analysis Platform).
H. Doré (Post-doctorant BEEP) soumettra in silico cette base de données génomiques des vibrions à l’ensemble du jeu de données obtenu par les analyses métabarcoding et métagenomiques de Microbrest (2014-2024).
C. Richon (Chibido) proposera des modèles exploratoires qui permettront d’étudier la dynamique saisonnière des génomes de vibrions pathogènes de mollusques, en lien avec les variations environnementales sur le site de SOMLIT.
Ce travail s’intègre au sein de l’équipe MicroBrest (Resp. Resp C. Paillard, Lemar et Loïs Maignien, BEEP), Hugo Doré (Post doctorant, BEEP), Morgan Perennou (IR, Lemar) et Erwan Vince (AI, Beep). Projets associés à ce stage : CLIMCLAM IRP CNRS (LEMAR).

Références bibliographiques

Brumfield K. D. et al., 2021. Environmental parameters associated with incidence and transmission of pathogenic Vibrio spp. Environ. Microbiol. 23, 7314–7340 (2021). doi: 10.1111/1462-2920.15716. Epub 2021 Aug 25. PMID: 34390611. Brumfield K.D. et al. 2025. Climate change and Vibrio: Environmental determinants for predictive risk assessment, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 122 (33) e2420423122, https://doi.org/10.1073/pnas.2420423122 (2025).

Frère L, Maignien L, Chalopin M, et al. 2018. Microplastic bacterial communities in the Bay of Brest: Influence of polymer type and size. Environ Pollut. 2018;242(Pt A):614-625. doi:10.1016/j.envpol.2018.07.023.

Lemonnier C., Perennou M., Eveillard D., Fernàndez-Guerra, A. Leynaert A., Marie L., Morrison H.G., Memery L., Paillard C. and Maignien L. 2020. Linking Spatial and temporal dynamic of bacterioplankton communities with ecological strategies across a coastal frontal area. Frontiers in Marine Science, section Aquatic Microbiology. Front. Mar. Sci.

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Richon C. et al. 2024. Model exploration of microplastic effects on zooplankton grazing reveal potential impacts on the global carbon cycle. Environ. Res. Lett. 19. https://doi.org/10.1088/1748-9326/ad5195

Lasa A, di Cesare A, Tassistro G, Borello A, Gualdi S, Furones D, Carrasco N, Cheslett D, Brechon A, Paillard C, Bidault A, Pernet F, Canesi L, Edomi P, Pallavicini A, Pruzzo C, Vezzulli L. 2019. Dynamics of the Pacific oyster pathobiota during mortality episodes in Europe assessed by 16S rRNA gene profiling and a new target enrichment next-generation sequencing strategy. Environ Microbiol. 2019 Dec;21(12):4548-4562.

Morot A., Lambert C., Bidault A., Dufour A., Rodrigues S., Delavat F. and Paillard C. 2024 “Vibrio harveyi uses both type III secretion system and quorum sensing for the colonization of the European abalone.” Fish and Shellfish Immunology 157. 1101103. https://doi.org/10.1016/j.fsi.2024.110103

Paillard, C., Jean, F., Ford, S.E., Powell, E.N., Klinck, J.M., Hofmann, E.E. And Flye-Sainte-Marie, J. 2014. A theoretical individual-based model of Brown Ring Disease in Manila clams, Venerupis philippinarum. Journal of Sea Research, 91: 15-34. (hal-01426301 )

Paillard, C., Rahmani, A., Bidault, A., Smits, M., Pichereau, V. 2025. Role of the environment in Vibrio−bivalve interactions: development of the brown ring disease model in clams. In Diseases of Bivalves. Historical and Current Perspectives. Editor : Roxanna Smolowitz. Academic Press, 2025, pages 51-64, ISBN 0128203390,9780128203392. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-820339-2.00012-7