la biomasse microbienne représente plus de la moitié de la biomasse de la planète
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La biomasse microbienne représente plus de la moitié de la biomasse de la planète. Le rôle de l'infiniment petit dans la nature est infiniment grand Louis Pasteur. Cycle de l’azote. Fixation d ’azote atmosphérique Nitrification Dénitrification. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
La biomasse microbienne représente plus de la moitié de la biomasse de la planète
Le rôle de l'infiniment petit dans la nature
est infiniment grand
Louis Pasteur
Oxydation de l’ammoniac
en anaérobiose
Bactéries capables de convertir l’ammoniaque en azote
moléculaire en absence d'oxygène (Strous et al., Nature 1999)
NH4+ + NO2
- N2 + 2H2O
Processus anammox
Aquifex aeolicusThermotoga
maritima
Deinococcus-ThermusCyanobacteria
ActinobacteriaFusobacterium
nucleatum
Mollicutes
Clostridia,Thermoanaerobacteriales
BacilliChlorobium tepidum
Bacteroidetes
Leptospira interrogans
Borrelia burgdorferi
Treponema pallidumTreponema denticola
Kuenenia stuttgartiensisRhodopirellula baltica
Gemmataobscuriglobus
Chlamydiae
Epsilon-
Delta-
Alpha-
Beta/Gamma-
0.10
Firmicutes
Spirochaetes
Proteobacteria
100,100
100,98
100,100
98,58
Planctomycetes
NO2-
NH2OH
NH4+
N2H4
4e-
N2
anammoxosome cytoplasm
Anammox reaction :NH4
+ + NO2- N2 + 2 H2O
Anammox bacteria
1 10 20 30 40 50 60SET3_tetraodon SGRGVFTKAKISKGQFVAEYRGDIINDSEYQCRRRVYHPSCAAFMF-------IDASREDSET5_tetraodon SGRGVFTKAKISKGQFVAEYRGDIINDSEYQCRRRVYHPSCAAFMF-------IDASREDSET1_tetraodon SGRGVFTKAKISKGQFVAEYRGDIINDSEYQCRRRVYHPSCAAFMF-------IDASREDSET4_tetraodon SGRGVFTKAKISKGQFVAEYRGDVINDSEYQCRRRVYHPSCAAFMF-------IDASREDSET2_tetraodon SGRGVFTKAKISKGQFVAEYRGDIINDSEYQCRRRVYHPSCAAFMFAL-----IDASREDSET6_tetraodon SGRGVFTKAKISKGQFVAEYRGDIINDSEYQCRRRVYHPSCAAFMF-------VDASREDSET_EZH2_tetraodon AGWGIFIKEPVQKNDFISEYCGEIISQDEADRRGKVYDKYMCSFLFNLNNDFVVDATRKGSET_EZH2_human AGWGIFIKDPVQKNEFISEYCGEIISQDEADRRGKVYDKYMCSFLFNLNNDFVVDATRKGSET_EZH1_mouse AGWGTFIKESVQKNEFISEYCGELISQDEADRRGKVYDKYMSSFLFNLNNDFVVDATRKGSET_EZ_drosophila AGWGIFLKEGAQKNEFISEYCGEIISQDEADRRGKVYDKYMCSFLFNLNNDFVVDATRKG
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Alignements multiples de séquences
EVK1-CT-2000-00050
Denis LepaslierEric PelletierSophie LayacChantal SchenowitzValérie Barbe
Delphine MavelPatrick WinckerDavid VallenetClaudine MédigueNuria FonknechtenBéatrice Ségurens
Genoscope et UMR8030 Génomique Métabolique
Michael Jetten, Marc Strous et al. Dept Microbiologie NimègueMichael Wagner et al. Dept Ecologie Microbienne VienneHans Werner Mewes et al. Dept Bioinformatique Munich
La flore procaryote de tous les milieux naturels analysés
est constituée à plus de 99% d’espèces non cultivées
compréhension des processus globaux auxquels les bactéries
prennent une part essentielle et qu ’il faut mieux connaître alors
que des changements globaux commencent à se produire
nouveaux éclairages sur l ’évolution et l ’origine de la vie
applications
Pourquoi explorer le monde procaryote ?
diversité biochimique des procaryotes reste en partie ignorée
nouveaux constituants cellulaires
métabolites secondaires
pathogènes
production primaire de biomasse et de composés organiques reste largement méconnue
Pourquoi explorer le monde procaryote ?
Le comportement des communautés d'espèces procaryotes sera aussi plus facile à modéliser
Les systèmes procaryotes seront plus faciles à modéliser
Pourquoi explorer le monde procaryote ?
La nature transforme en permanence la biomasse y
compris les déchets de ces transformations, sans coût
énergétique (énergie solaire)
Depuis quelques décennies l'homme a commencé à
imiter la nature en développant des procédés de chimie
de synthèse faisant appel aux bioconversions
Nous ne sommes qu'au début de cette mutation
inéluctable
L'industrie chimique commence à être touchée par
deux problèmes majeurs et interdépendants :
Le renchérissement du coût des hydrocarbures
L'ajustement à une logique de "développement
durable"
Les solutions à ces deux problèmes doivent viser à :
diminuer l'utilisation du carbone fossile en tant
que source d"énergie et matière première
diminuer les coûts de production
diminuer la production de déchets et de sous-
produits polluants
Ces trois objectifs peuvent être atteints par une
démarche unique qui substitue aux procédés
chimiques actuels des procédés biotechnologiques qui
peuvent être :
économes en énergie
basés sur des matières premières recyclables
(carbone de la biomasse)
non polluants ou recyclant les déchets
Le monde microbien constitue la principale
source d’activités biocatalytiques
Or ce monde reste à explorer…
Bioconversions
Inventorier les gènes commandant les réactions
chimiques du vivant et les cycles biogéochimiques
des éléments (C,N,P,S)
• séquençage systématique des ADN de flores
bactériennes de milieux naturels
• recherche de gènes d'intérêt potentiel
• test des activités biocatalytiques
At this stage, biotechnology's greatest uses are in
medicine and agriculture, but it's greatest long term
impact may well be industrial
Carl Feldbaum Biotechnology Industry Organisation (BIO) 2004
Inventaires de gènes codant pour des protéines et de leurs transcrits
Identification de transcrits sans fonction(s) connue(s)
Variabilité et plasticité des génomes
Evolution et phylogénèse
Le séquençage massif de l’ADN est il encore utile ?
Le séquençage reste un préalable incontournable pour aborder
- l’étude d’un organisme d’intérêt fondamental ou pratique
- des questions d’ordre biomédical
- explorer la biodiversité
Poursuivre l'analyse et l'annotation de génomes procaryotes et eucaryotes
Contribuer à l'inventaire des fonctions métaboliques des bactéries
Aller au-delà du séquençage en testant expérimentalement les activités d'enzymes du métabolisme bactérien
Tenter de modéliser des processus et des systèmes biologiques