Formation et biologie systémique de paysages microbiens fonctionnels

Les micro-organismes influencent les processus biologiques de presque tous les habitats terrestres, de l’eau des océans à l’intestin humain. Les micro-organismes colonisent ces habitats de manière spontanée et forment des assemblages contenant jusqu’à plusieurs milliers d’espèces différentes. Mais comment la formation de ces assemblages est-elle contrôlée?

Les assemblages microbiens multi-espèces sont de nature hautement dynamique, et leur formation spontanée peut avoir des conséquences graves telles une destruction matérielle ou une maladie. Dans d’autres cas, les assemblages spontanés peuvent être très profitables, par exemple dans les réacteurs servant à la production de biocarburant ou lors du traitement de déchets.

Processus conduisant à la formation de paysages microbiens

Les principes de base contrôlant les assemblages microbiens multi-espèces restent en grande partie inconnus et peu étudiés. Ce manque de connaissances limite notre capacité à créer et à gérer des assemblages multi-espèces permettant de réaliser ou de restaurer des fonctions bien plus complexes que celles pouvant être obtenues en manipulant des espèces individuelles. L’objectif principal de ce projet est donc d’étudier la formation d’assemblages microbiens multi-espèces et de développer des modèles prédictifs et quantitatifs concernant leur formation et leur comportement suite à des manipulations.

Prédiction de formations dynamiques

Dans un premier temps, nous examinerons des assemblages d’espèces simples. Nous analyserons leur développement en fonction de diverses conditions environnementales, des espèces elles-mêmes et de la manière dont elles interagissent. Sur la base de ces données, nous développerons des modèles mathématiques et des outils computationnels dans le but de prédire la formation dynamique d’assemblages sur des surfaces, donc la formation de «paysages microbiens» dits «microscapes». Les prédictions issues de ces modèles seront testées expérimentalement. Finalement, nous déterminerons si l’utilisation des résultats pour prédire la formation «spontanée» d’assemblages sur la peau de patients souffrant de brûlures est envisageable. Nous étudierons également des assemblages microbiens «perturbés» se trouvant dans des sols fortement pollués par des composés toxiques, et nous tenterons d’introduire des microbes utiles, capables de restaurer la fonctionnalité des zones perturbées.

Mis à jour en juillet 2014