Effect of environmental variations on bacterial communities dynamics : evolution and adaptation of bacteria as part of a microbial observatory in the Bay of Brest and the Iroise Sea

Les bactéries marines ont un rôle primordial au coeur du fonctionnement des écosystèmes marins. Dans ces environnements elles forment des communautés complexes extrêmement dynamiques dans le temps et dans l’espace dont la diversité globale reste encore peu connue. Comprendre les mécanismes qui gouvernent cette dynamique est essentiel pour mieux appréhender leur rôle dans les écosystèmes et anticiper l’influence de changements globaux et des pressions anthropiques. Cette thèse présente la mise en place d’un Observatoire microbien en Rade de Brest et Mer d’Iroise. La dynamique de ces communautés en lien avec l’environnement a dans un premier temps été étudiée par séquençage d’amplicons 16S. La présence d’un front saisonnier en mer d’Iroise structure profondément les communautés bactériennes qui vont varier avec les différentes masses d’eau. Mais un des paramètres les plus structurant de ces communautés seraient la distribution hétérogène du phytoplancton qui sélectionne des bactéries hétérotrophes adaptées à différentes concentrations en matière organique. En Rade de Brest, l’analyse des 3 premières années d’un suivi temporel sur la station SOMLIT montre que les communautés bactériennes présentent une saisonnalité remarquable. Cette dynamique saisonnière présente un changement rapide lors de la mise en place des blooms printaniers avec la réponse rapide et intense de plusieurs taxa hétérotrophes. Enfin, une approche métagénomique nous a permis de reconstruire le génome (MAG) de la bactérie la plus abondante retrouvée sur ces deux suivis, appartenant à la famille des Rhodobacteraceae. L’analyse de son génome montre des caractéristiques inhabituelles pour cette famille, avec des traits typiques des « streamlined genomes ». Cependant, contrairement à ce qui est le plus généralement décrit pour les bactéries de ce type, elle est adaptée à un environnement riche en matière organique, représentant jusqu’à 20% de la communauté microbienne en période de blooms. Ces résultats soulignent l’importance de poursuivre l’exploration des communautés tant d’un point de vue de leur dynamique globale que de leurs fonctions.Marine bacteria play a key role in thefunctioning of marine ecosystems. In these environments they form complex communities that are extremely dynamic in time and space, whoseglobal diversity is still largely unknown. Understandingthe mechanisms that govern their dynamic is essential to better understand their role in ecosystems and anticipate the influence of global changes andanthropogenic pressures. This thesis presents theset-up of a microbial observatory in the Bay of Brest and the Iroise Sea. Bacterial community dynamics inrelation to the environment were first studied using 16S amplicon sequencing. The presence of aseasonal front in the Iroise Sea deeply structuresbacterial communities that will vary with the different water masses. But one of the most structuring parameters is the heterogeneous distribution of phytoplankton, which would selects heterotrophic bacteria adapted to different organic matter concentrationsIn the Bay of Brest, analysis of the first 3 years oftemporal monitoring at the SOMLIT station shows that bacterial communities present remarkable recurrent seasonality. This seasonal dynamic presents a rapid change when spring blooms areimplemented with the rapid and intense response of several heterotrophic taxa. Finally, a metagenomicapproach has allowed us to reconstruct the genome (MAG) of the most abundant bacterium found on these two surveys, belonging to the Rhodobacteraceae family. Its genome shows unusual characteristics for this family, with features typical of streamlined genomes. However, contrary to what is generally described for such bacteria, it is adapted to an environment rich in organic matter, representing up to 20% of the microbial community during bloom periods. These results highlight theimportance to explore communities both in terms of their overall dynamics and functionality