L’hétérogénéité phénotypique correspond au fait que des microorganismes génétiquement identiques peuvent présenter des variations phénotypiques, même lorsqu’ils sont cultivés dans des environnements homogènes. Cette variation phénotypique peut avoir des impacts fonctionnels significatifs, conférant aux individus et aux groupes de nouvelles capacités. Deux avantages principaux ont été proposés : (i) l’hétérogénéité phénotypique permettrait à une population de se protéger dans un environnement imprévisible et changeant (stratégie de couverture des paris ou bet-hedging) ; (ii) elle pourrait favoriser la spécialisation entre des individus génétiquement identiques (la division du travail). Dans le scénario de bet-hedging, une partie de la population exprime un phénotype optimal pour l’environnement actuel (meilleure survie et taux de reproduction élevé), tandis qu’une autre partie exprime un phénotype moins adapté à l’environnement présent, mais mieux adapté à un état futur possible de l’environnement. Le bénéfice de la division du travail ne dépend pas, quant à lui, des fluctuations environnementales.
Le projet propose d’étudier le rôle de l’hétérogénéité phénotypique dans la valeur sélective de la bactérie pathogène Listeria monocytogenes en situation d’interactions biotiques au sein d’assemblages bactériens du sol plus ou moins diversifiés. En effet, comprendre l’évolution des organismes pathogènes est crucial pour surveiller leur persistance dans l’environnement. Aborder cette valeur sélective dans un contexte de communauté complexe sera plus réaliste que les études passées, portant sur des souches isolées. L’avantage sélectif de l’hétérogénéité phénotypique sera testé au moyen de mélanges de souches de L. monocytogenes présentant différents degrés d’hétérogénéité phénotypique, obtenues dans l’équipe par modification génétique. Si ces souches sont exposées à une communauté microbienne plus diversifiée, elles seront, localement, soumises à un environnement plus changeant que si elles sont exposées à une communauté peu diversifiée, ce qui devrait améliorer la valeur sélective relative de la souche qui présente l’hétérogénéité phénotypique la plus forte (hypothèse 1). La mesure des déviations du comportement des souches en combinaison par rapport aux prédictions basées sur leur comportement observé lorsqu’elles sont seules nous permettra de répondre à cette hypothèse. De plus, des souches ayant une hétérogénéité phénotypique plus ou moins importante peuvent affecter les interactions entre espèces et donc la structure de la communauté microbienne (hypothèse 2). La caractérisation de l’impact de l’hétérogénéité phénotypique sur la structure de la communauté microbienne permettra d’évaluer les modifications induites et de valider ou réfuter cette hypothèse.
Le stage consistera au suivie des populations de Listeria et à analyser la structure de la communauté microbienne par des approches de biologie moléculaire (dd-PCR), séquençage haut-débit, bioinformatique et analyse statistique.
La candidate ou le candidat devra avoir des connaissances dans une des disciplines suivantes : écologie et évolution, microbiologie. Le goût pour l’analyse de données (statistiques) est recommandé.
Le stage se déroulera à l’INRAe de Dijon, 17 rue Sully, au sein de l’UMR Agroécologie, pôle MICSOL, équipe « Fonctions et évolution de l’holobionte végétal ».
Pour plus d’informations et candidater, contacter Dominique Garmyn garmyn@u-bourgogne.fr (directeur) et Manuel Blouin manuel.blouin@agrosupdijon.fr (co-directeur).
M2 Internship: Impact of phenotypic heterogeneity on the selective value of bacteria in biotic interactions
Phenotypic heterogeneity refers to the fact that genetically identical microorganisms can exhibit different phenotypes, even when grown in homogeneous environments. This variation can have substantial functional impacts, providing new capabilities to individuals and groups. Two primary advantages have been proposed: (i) phenotypic heterogeneity allows a population to protect itself in unpredictable and changing environments (bet-hedging strategy); (ii) it promotes specialization among genetically identical individuals (division of labour). In the bet-hedging scenario, part of the population expresses a phenotype optimal for the current environment (better survival and high reproduction rate), while another part expresses a phenotype less suited to the current environment but better adapted to potential future conditions. The benefits of division of labour do not depend on environmental fluctuations.
The aim of this project is to investigate the role of phenotypic heterogeneity in the selective value of the pathogenic bacterium Listeria monocytogenes during biotic interactions within soil bacterial communities of varying diversity. Understanding the evolution of pathogenic organisms is crucial for monitoring their persistence in the environment. Addressing this selective value within a complex community context is more realistic than past studies that focused on isolated strains. The selective advantage of phenotypic heterogeneity will be tested using mixtures of L. monocytogenes strains with different degrees of phenotypic heterogeneity, obtained in the team through genetic modification. When exposed to a more diverse microbial community, these strains will face a more dynamic environment than when exposed to a less diverse community, potentially enhancing the relative selective value of the strain with the highest phenotypic heterogeneity (hypothesis 1). Measuring deviations in the behaviour of strains in combination compared to their behaviour when alone will help test this hypothesis. Additionally, strains with varying levels of phenotypic heterogeneity can influence species interactions and thus the structure of the microbial community (hypothesis 2). Characterizing the impact of phenotypic heterogeneity on the microbial community structure will allow us to assess induced changes and validate or refute this hypothesis.
The internship will involve monitoring Listeria populations and analyzing the structure of the microbial community using molecular biology (dd-PCR), high-throughput sequencing, bioinformatics and statistical analysis.
The candidate must have knowledge in one of the following disciplines: ecology and evolution, microbiology. An inclination for data analysis is recommended.
The work will take place at INRAe in Dijon, 17 rue Sully, within the UMR Agroécologie, MICSOL pole, “Functions and evolution of the plant holobiont” team.
For more information and application, contact Dominique Garmyn garmyn@u-bourgogne.fr (supervisor) and Manuel Blouin manuel.blouin@agrosupdijon.fr (co-supervisor).
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