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RÉSUMÉ
La prédominance des champignons parmi les micro-eucaryotes dans de nombreux habitats marins, en termes de diversité et de biomasse, ainsi que leurs capacités à produire une forte diversité d’exopolysaccharides et de métabolites secondaires originaux en font de nouveaux modèles d’études à fort potentiel de valorisation susceptibles d’attirer l’attention des opérateurs des biotechnologies. Cet article présente un état de l’art des connaissances liées aux champignons marins ainsi que les applications possibles en biotechnologie, par des approches culturales et moléculaire, notamment par ingénierie inverse.
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Gaëtan BURGAUD : Enseignant-Chercheur ESIAB-LUBEM-EA3882 (Brest), France
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Mohamed MEHIRI : Enseignant-Chercheur Université de Nice-Sophia Antipolis-ICN (Nice), France
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Laurence MESLET-CLADIÈRE : Enseignant-Chercheur ESIAB-LUBEM-EA3882 (Brest), France
INTRODUCTION
Le milieu marin est constitué d’une multitude d’habitats, s’étendant des zones côtières aux grands fonds océaniques, dans lesquels les communautés microbiennes jouent des rôles essentiels, notamment par leur implication dans les cycles biogéochimiques. Les recherches menées sur ces différents habitats marins, parfois très atypiques, ont permis de mettre en évidence la richesse des communautés microbiennes par des approches toujours plus innovantes. Ces communautés de micro-organismes, très diversifiées et en constante interaction, constituent un vaste champ d’investigation pour les biotechnologies. Les bactéries et les archées, ainsi que quelques micro-eucaryotes, notamment les microalgues, sont les micro-organismes les plus étudiés en milieu marin. Cependant, de récentes études ont clairement démontré la présence et l’activité de communautés fongiques dans de nombreux habitats marins, ouvrant ainsi tout un champ d’investigation pour mieux comprendre leur diversité, leur biomasse, leurs rôles écologiques, leurs interactions biotiques et abiotiques ainsi que leur potentiel biotechnologique.
Si les propriétés singulières des champignons terrestres et les applications biotechnologiques associées, notamment en biotechnologies rouge, blanche et jaune, ne sont plus à démontrer, qu’en est-il des champignons marins ? Ces micromycètes représentent-ils un nouveau gisement de biomolécules, notamment les enzymes, biopolymères et métabolites secondaires ? Après avoir défini le « concept » de champignons marins et présenté la diversité et les fonctions de ces micro-organismes plus ou moins atypiques, un état de l’art des biomolécules produites par ces organismes et susceptibles d’attirer l’attention des opérateurs des biotechnologies (enseignants-chercheurs, chercheurs, ingénieurs et startups/entreprises) sera exposé. Les approches pratiques dédiées au criblage génétique/génomique des champignons marins pour révéler le potentiel de synthèse de métabolites secondaires seront ensuite présentées afin de mettre à disposition les méthodes et pipelines de valorisation existants visant à exploiter le potentiel biotechnologique des champignons marins.
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1. Ressources fongiques marines
1.1 Le « concept » de champignons marins
En milieu terrestre, les champignons représentent des acteurs clés de nombreux processus biogéochimiques, et notamment dans le recyclage de la matière organique. De manière assez ironique, alors que les connaissances sur la diversité et les rôles écologiques des champignons terrestres allaient crescendo ces dernières décennies, assez peu d’études se concentraient sur les champignons marins, probablement en raison d’une vision biaisée tendant à penser que les champignons seraient des micro-organismes strictement terrestres. Ces vingt dernières années, l’engouement pour les communautés fongiques en milieu marin a été grandissant et le couplage d’approches, allant de la microscopie aux méthodes « omiques » (métagénomique, métatranscriptomique, métabolomique) en passant par les systèmes de culture à haut débit (également appelés « culturomique »), a permis un changement de paradigme en mettant en lumière la diversité, l’activité, les fonctions et rôles écologiques de ces micro-organismes fongiques dans une multitude d’habitats marins.
L’utilisation d’approches culturales et moléculaires a permis de révéler de nombreux champignons marins associés à des substrats végétaux (bois en décomposition, plantes marines…), algues, éponges, coraux, animaux marins, dinoflagellés, sédiments peu ou très profonds… . Les champignons marins sont donc retrouvés dans une large diversité d’habitats dits « classiques » mais également « extrêmes », avec des rôles de dégradation/recyclage de la matière organique et des interactions biotiques de type parasitisme ou mutualisme. De récents travaux se sont concentrés sur les communautés fongiques de la biosphère profonde, notamment les sédiments de subsurface ...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - JONES (E.B.G.) et al - Classification of marine Ascomycota, Basidiomycota, Blastocladiomycota and Chytridiomycota. - Fungal Diversity, 73(1), p. 1-72 (2015).
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(2) - EDGCOMB (V.P.) et al - Marine subsurface eukaryotes: the fungal majority. - Environ. Microbiol., 13(1), p. 172-83 (2011).
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(3) - ORSI (W.D.) et al - Gene expression in the deep biosphere. - Nature (2013).
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(4) - RÉDOU (V.) et al - In-depth analyses of deep subsurface sediments using 454-pyrosequencing reveals a reservoir of buried fungal communities at record-breaking depths. - FEMS Microbiol. Ecol., 90(3), p. 908-21 (2014).
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(5) - RÉDOU (V.) et al - Marine Fungi, in The Marine Microbiome. - Springer, p. 99-153 (2016).
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(6) - KOHLMEYER (J.), KOHLMEYER (E.) - Marine mycology: the higher fungi. - ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
AntiSMASH, base de données servant à détecter la production d’antibiotiques chez des micro-organismes : https://antismash.secondarymetabolites.org
PRISM, logiciel de prédiction des métabolites secondaires chez les micro-organismes : https://magarveylab.ca/prism/#!/prism
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Colloque Sea Tech Week, Bioressources marines et leurs applications, a lieu tous les ans à Brest : http://www.seatechweek.eu/
Conférence internationale MaFNaP. Colloque sur les produits naturels des champignons marins, a lieu tous les ans dans des villes d’Europe différentes.
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