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Modélisation des écosystèmes

Description des tâches du Work-Package 5

Objectifs

Le principal objectif de ce groupe de travail est d’intégrer les connaissances issues des jeux de données génétiques, morphologiques et océanographiques. Plus précisément, une approche écosystémique est utilisée pour caractériser et prévoir la structure, le fonctionnement et l’évolution des communautés planctoniques marines à l’échelle planétaire.

 

 

 

Les scientifiques impliqués dans cette tâche s’appuient sur les jeux de données uniques qu’apportent les groupes de travail 1 à 4. Ils améliorent des outils, modèles et théories déjà existants, ou en développent de nouveaux, afin d’avoir une vision globale et holistique des communautés de planctons, et ce à différents niveaux (moléculaire, cellulaire et océanographique).

Ce groupe de travail permettra de définir des stratégies d’approches utilisées dans la partie appliquée d’OCEANOMICS (Criblage et recherche de composés actifs).

 

 

 

 

Pascal Hingamp et Chris Bowler, coordinateurs du groupe de travail Bioinformatique et modélisation des écosystèmes
Pascal Hingamp et Chris Bowler, coordinateurs du groupe de travail Bioinformatique et modélisation des écosystèmes

Ce groupe de travail est coordonné par Pascal Hingamp du laboratoire Information Génomique et Structural de Marseille et Chris Bowler de l’Institut de Biologie de l’ENS à Paris. Il fait intervenir de nombreux autres partenaires : l’UMR7144 de la Station Biologique de Roscoff, le laboratoire d’Océanologie de Villefranche-sur-Mer, le Genoscope d’Evry,et le laboratoire de physiologie cellulaire végétale  de Grenoble. Le VIB et la Station Zoologique de Naples interviennent aussi dans ces travaux en tant que partenaires collaboratifs.

#1

Bioinformatique et structure des écosystèmes – Tâche 5.1

Cette tâche vise à caractériser les structures fonctionnelles et taxonomiques des écosystèmes planctoniques et à dévoiler les nouvelles connaissances biologiques que renferment les jeux de données OCEANOMICS.

 

Cette tâche est découpée en trois approches :

  • Composition des communautés et classification des écosystèmes

La composition en espèces des échantillons révélée par l’analyse des données microscopiques et génétiques (groupes de travail n°3 et 4) est comparée statistiquement aux paramètres fonctionnels et océanographiques (voir respectivement tâche 4.3 et groupe de travail n°2) afin d’obtenir une classification éco-morpho-génétique objective des communautés planctoniques. Les données taxonomiques seront aussi mises à profit pour définir de manière plus approfondie la classification des écosystèmes.

  • Activité des communautés

Les séquences métatranscriptomiques cartographiées sur les métagénomes ou les génomes de référence (protistes, métazoaires, SAGs) sont étudiées pour identifier des motifs d’expression de gènes à travers les différents écosystèmes. Ceci est interprété en termes de niveaux de contribution des différents taxons à l’activité fonctionnelle des écosystèmes correspondants.

  • Nouveaux gènes d’intérêt fondamental et biotechnologique

Des études préliminaires à OCEANOMICS montrent qu’il existe, dans les jeux de données, un nombre impressionnant de gènes inconnus. Les données phylogénomiques sont explorées afin d’identifier ces nouveaux gènes ou bien de nouvelles sous-familles de gènes déjà connus. Leur abondance et leur distribution géographique sont caractérisées, ainsi que leurs hôtes potentiels. Un focus particulier est fait sur le métabolisme des lipides et les voies de biosynthèse des métabolites secondaires du fait de leur intérêt fondamental et des applications biotechnologiques potentielles qui en découlent.

#2

Bioinformatique et dynamique d’évolution des écosystèmes – Tâche 5.2

Cette tâche examine les dynamiques d’évolution des communautés planctoniques en intégrant des données de différents niveaux d’organisation systémiques. Cela vise à comprendre les écosystèmes de manière globale en termes d’écologie et d’évolution des génomes ou des organismes.

#3

Bioinformatique et fonctionnement des écosystèmes – Tâche 5.3

Cette tâche a pour but d’intégrer les données éco-morpho-génétiques pour comprendre le fonctionnement des écosystèmes. Cela implique une reconstruction in silico des voies métaboliques et des réseaux d’interaction au sein d’une même espèce ou entre différentes espèces. Des descripteurs permettent de prédire les liens entre les écosystèmes et les conditions environnementales.

L’ensemble des travaux réalisés ici doit permettre de définir les conditions environnementales optimales de bioprospection (voir groupe de travail n°7).

#4

Modélisation de la biogéographie des écosystèmes – Tâche 5.4

En se basant sur les paramètres moléculaires et biophysiques, le but est ici d’étendre l’ensemble des analyses et prédictions réalisées par ailleurs par ce groupe de travail à l’océan dans sa globalité.