Ecology, environmental distribution and microbial associations of Asgardarchaeota across early Earth-like ecosystems

Soutenance de thèse
 04/11/2026
 10:00:00
 Agathe Struillou, ESE
 Salles Franklin & Carson

Travaux dirigés par Purificación López-García, David Moreira et Maria Ciobanu (ESE).

Résumé

Les Asgardarchaeota forment un phylum diversifié d’archées d’intérêt particulier pour la compréhension de l’origine et de l’évolution des cellules eucaryotes, en raison de leur proximité phylogénétique avec ces dernières et des nombreuses caractéristiques moléculaires et cellulaires qu’elles partagent avec les eucaryotes. Malgré leur importance évolutive, leurs distribution écologique, préférences environnementales et associations avec d’autres microorganismes restent mal comprises, notamment car la plupart des lignées d’Asgardarchaeota ne sont connues qu’à partir de séquences environnementales et de génomes assemblés à partir de métagénomes. Cette thèse étudie l’écologie et la distribution environnementale des Asgardarchaeota dans différents écosystèmes considérés comme des analogues modernes de ceux prévalant sur la Terre primitive, en combinant curation phylogénétique, séquençage du gène de l’ARNr 16S, métagénomique et analyses de réseaux de co-occurrence microbiens. Tout d’abord, la fiabilité des assignations taxonomiques des séquences du gène de l’ARNr 16S d’Asgardarchaeota des bases de données publiques a été évaluée par curation phylogénétique. Cette analyse a révélé des incohérences majeures dans les annotations et souligné l’importance de références taxonomiques fiables pour caractériser avec précision la distribution environnementale des Asgardarchaeota. Un jeu de données dont les assignations taxonomiques ont été affinées manuellement a ensuite été utilisé pour étudier les communautés d’Asgardarchaeota d’écosystèmes salins et géothermaux de l’Altiplano andin ainsi que de tapis microbiens de la dépression du Danakil en Éthiopie, sélectionnés pour leurs similarités physico-chimiques avec celles d’environnements terrestres susceptibles d’avoir prévalu sur la Terre à l’époque de l’eucaryogenèse. Ces analyses ont révélé une différenciation écologique marquée entre lignées d’Asgardarchaeota, dont la distribution est influencée par des gradients environnementaux comme la température, la salinité et les conditions redox, ainsi que par leurs associations avec différentes communautés microbiennes. Des analyses de réseaux de co-occurrence ont également mis en évidence des associations récurrentes avec des microorganismes fermentaires, méthanogènes et des lignées impliquées dans la réduction du sulfate, principalement en contextes anaérobies. Les Lokiarchaeia et Thorarchaeia apparaissent fréquemment associés à des communautés anaérobies, tandis que les Heimdallarchaeia présentent une différenciation marquée : les Heimdallarchaeales sont davantage représentées dans les couches supérieures des tapis microbiens et associées à des fonctions potentiellement compatibles avec la présence d’oxygène, alors que les Hodarchaeales sont davantage présentes dans les couches profondes anoxiques et associées à des fonctions liées à la méthanogenèse. Les Odinarchaeia, elles, montrent une association nette avec les environnements thermiquement influencés. Ces résultats soutiennent que les Asgardarchaeota constituent un groupe d’archées écologiquement diversifié, dont les lignées occupent des contextes environnementaux et microbiens distincts plutôt qu’une niche écologique unique. Ils démontrent également l’intérêt d’intégrer des approches phylogénétiques, environnementales, génomiques et fondées sur les réseaux pour caractériser l’écologie de lignées microbiennes encore mal caractérisées. Enfin, une approche microfluidique a été initiée afin d’étudier l’association spatiale des Asgardarchaeota avec des partenaires microbiens potentiels. Cette approche constitue une première étape vers la validation expérimentale d’hypothèses écologiques émises à partir du séquençage environnemental et des analyses de réseaux de co-occurrence et pourrait à terme contribuer à identifier des associations étroites entre les Asgardarchaeota et d’autres microorganismes dans leurs environnements naturels, contribuant à affiner les modèles d’eucaryogenèse.

Composition du jury

• Gaël Erauso — Professeur des Universités, Aix-Marseille Université
• Elisa Thebault — Chargée de recherche CNRS, Institut d’Écologie et des Sciences de l’Environnement de Paris (iEES), Sorbonne Université
• Alexis Dufresne — Chargé de recherche CNRS, Laboratoire ECOBIO (UMR 6553), Université de Rennes
• Sébastien Duperron — Professeur des Universités, Muséum national d’Histoire naturelle