La biomasse microbienne représente plus de la moitié de la biomasse de la planète

2. La biomasse microbienne représente
plus de la moitié de la biomasse de la planète
Le rôle de l'infiniment petit
dans la nature
est infiniment grand
Louis Pasteur

3.  Fixation d ’azote atmosphérique
 Nitrification
 Dénitrification
Cycle de l’azote

6. Oxydation de l’ammoniac
en anaérobiose
Bactéries capables de convertir l’ammoniaque en azote
moléculaire en absence d'oxygène (Strous et al., Nature 1999)
NH4
+ + NO2
- N2 + 2H2O
Processus anammox

7.  Fixation d ’azote atmosphérique
 Nitrification
 Dénitrification
 Anammox
Cycle de l’azote

8. Aquifex aeolicus
Thermotoga
maritima
Deinococcus-Thermus
Cyanobacteria
Actinobacteria
Fusobacterium
nucleatum
Mollicutes
Clostridia,
Thermoanaerobacteriales
Bacilli
Chlorobium tepidum
Bacteroidetes
Leptospira interrogans
Borrelia burgdorferi
Treponema pallidum
Treponema denticola
Kuenenia stuttgartiensis
Rhodopirellula baltica
Gemmata
obscuriglobus
Chlamydiae
Epsilon-
Delta-
Alpha-
Beta/Gamma-
0.10
Firmicutes
Spirochaetes
Proteobacteria
100,100
100,
98
100,
100
98,58
Planctomycetes

9. NO2
-
NH2OH
NH4
+
N2H4
4e-
N2
anammoxosome cytoplasm
Anammox reaction :
NH4
+ + NO2
- N2 + 2 H2O
Anammox bacteria

11. Ladderanes

15. Functional redundancy in catabolism and respiration

18. 1 10 20 30 40 50 60
SET3_tetraodon SGRGVFTKAKISKGQFVAEYRGDIINDSEYQCRRRVYHPSCAAFMF-------IDASRED
SET5_tetraodon SGRGVFTKAKISKGQFVAEYRGDIINDSEYQCRRRVYHPSCAAFMF-------IDASRED
SET1_tetraodon SGRGVFTKAKISKGQFVAEYRGDIINDSEYQCRRRVYHPSCAAFMF-------IDASRED
SET4_tetraodon SGRGVFTKAKISKGQFVAEYRGDVINDSEYQCRRRVYHPSCAAFMF-------IDASRED
SET2_tetraodon SGRGVFTKAKISKGQFVAEYRGDIINDSEYQCRRRVYHPSCAAFMFAL-----IDASRED
SET6_tetraodon SGRGVFTKAKISKGQFVAEYRGDIINDSEYQCRRRVYHPSCAAFMF-------VDASRED
SET_EZH2_tetraodon AGWGIFIKEPVQKNDFISEYCGEIISQDEADRRGKVYDKYMCSFLFNLNNDFVVDATRKG
SET_EZH2_human AGWGIFIKDPVQKNEFISEYCGEIISQDEADRRGKVYDKYMCSFLFNLNNDFVVDATRKG
SET_EZH1_mouse AGWGTFIKESVQKNEFISEYCGELISQDEADRRGKVYDKYMSSFLFNLNNDFVVDATRKG
SET_EZ_drosophila AGWGIFLKEGAQKNEFISEYCGEIISQDEADRRGKVYDKYMCSFLFNLNNDFVVDATRKG
70 80 90 100 110 120
SET3_tetraodon E--SFG-RLVNPNCKMK*IDVNGKPRLCLFALDDIQEGAEITYDYKG--ARFIKWVGV--
SET5_tetraodon E--SFG-RLVNPNCKMK*IDVNGKPRLCLFALDDIQEGAEITSDYKG--ARFIKWVGV--
SET1_tetraodon E--SFG-RLVNPNCKMK*IDVNGKPHLCLFALDDIQEGAEITYDYKG--AHFIKWVGV--
SET4_tetraodon E--SFG-RLVNPNCKMK*IDVNGKPHLCLFALDDIQEGAEITYDYKG--AHFIKWVGV--
SET2_tetraodon E--SFG-RLVNPNCKMK*IDVNGKPRLCLFALDDIQEGAEITYDYKG--AHFIKWVGV--
SET6_tetraodon E--SFG-RLVNPNCKMK*TDVNGKPRLCLFALDDIQEGAEITYDYKG--AHFIKWVGV--
SET_EZH2_tetraodon NKIRFANHSVNPNCYAKVMMVNGDHRIGIFAKRAIQTGEELFFDYRYSQADARKYVGIER
SET_EZH2_human NKIRFANHSVNPNCYAKVMMVNGDHRIGIFAKRAIQTGEELFFDYRYSQADALKYVGIER
SET_EZH1_mouse NKIRFANHSVNPNCYAKVVMVNGDHRIGIFAKRAIQAGEELFFDYRYSQADALKYVGIER
SET_EZ_drosophila NKIRFANHSINPNCYAKVMMVTGDHRIGIFAKRAIQPGEELFFDYRYGPTEQLKFVGIER
121
SET3_tetraodon -----
SET5_tetraodon -----
SET1_tetraodon -----
SET4_tetraodon -----
SET2_tetraodon -----
SET6_tetraodon -----
SET_EZH2_tetraodon EMEIA
SET_EZH2_human EMEIP
SET_EZH1_MOUSE ETDVF
SET_EZ_drosophila EMEIV
Alignements multiples de séquences

20. EVK1-CT-2000-00050
Denis Lepaslier
Eric Pelletier
Sophie Layac
Chantal Schenowitz
Valérie Barbe
Delphine Mavel
Patrick Wincker
David Vallenet
Claudine Médigue
Nuria Fonknechten
Béatrice Ségurens
Genoscope et UMR8030 Génomique Métabolique
Michael Jetten, Marc Strous et al. Dept Microbiologie Nimègue
Michael Wagner et al. Dept Ecologie Microbienne Vienne
Hans Werner Mewes et al. Dept Bioinformatique Munich

22. La flore procaryote de tous les milieux naturels analysés
est constituée à plus de 99% d’espèces non cultivées

23.  compréhension des processus globaux auxquels les bactéries
prennent une part essentielle et qu ’il faut mieux connaître alors
que des changements globaux commencent à se produire
 nouveaux éclairages sur l ’évolution et l ’origine de la vie
 applications
Pourquoi explorer le monde procaryote ?

24. diversité biochimique des procaryotes reste en partie
ignorée
nouveaux constituants cellulaires
métabolites secondaires
pathogènes
production primaire de biomasse et de composés
organiques reste largement méconnue
Pourquoi explorer le monde procaryote ?

25. Le comportement des communautés d'espèces procaryotes
sera aussi plus facile à modéliser
Les systèmes procaryotes seront plus faciles à modéliser
Pourquoi explorer le monde procaryote ?

26. La nature transforme en permanence la biomasse y
compris les déchets de ces transformations, sans coût
énergétique (énergie solaire)

27. Depuis quelques décennies l'homme a commencé à
imiter la nature en développant des procédés de chimie
de synthèse faisant appel aux bioconversions
Nous ne sommes qu'au début de cette mutation
inéluctable

28. L'industrie chimique commence à être touchée par
deux problèmes majeurs et interdépendants :
Le renchérissement du coût des hydrocarbures
L'ajustement à une logique de "développement
durable"

29. Les solutions à ces deux problèmes doivent viser à :
diminuer l'utilisation du carbone fossile en tant
que source d"énergie et matière première
diminuer les coûts de production
diminuer la production de déchets et de sous-
produits polluants

30. Ces trois objectifs peuvent être atteints par une
démarche unique qui substitue aux procédés
chimiques actuels des procédés biotechnologiques qui
peuvent être :
économes en énergie
basés sur des matières premières recyclables
(carbone de la biomasse)
non polluants ou recyclant les déchets

31. L’inventaire des bioconversions et des enzymes
capables de les catalyser est loin d’être clos

32. Le monde microbien constitue la principale
source d’activités biocatalytiques
Or ce monde reste à explorer…

33. Bioconversions
Inventorier les gènes commandant les réactions
chimiques du vivant et les cycles biogéochimiques
des éléments (C,N,P,S)
• séquençage systématique des ADN de flores
bactériennes de milieux naturels
• recherche de gènes d'intérêt potentiel
• test des activités biocatalytiques

34. At this stage, biotechnology's greatest uses are in
medicine and agriculture, but it's greatest long term
impact may well be industrial
Carl Feldbaum Biotechnology Industry Organisation (BIO) 2004

35. cartographie
sous-clonage
etc.
séquençage
assemblage
finition
annotation

36. Inventaires de gènes codant pour des protéines
et de leurs transcrits
Identification de transcrits sans fonction(s) connue(s)
Variabilité et plasticité des génomes
Evolution et phylogénèse
Le séquençage massif de l’ADN est il encore utile ?

37. Le séquençage reste un préalable incontournable pour
aborder
- l’étude d’un organisme d’intérêt fondamental ou
pratique
- des questions d’ordre biomédical
- explorer la biodiversité

38. Poursuivre l'analyse et l'annotation de génomes procaryotes et
eucaryotes
Contribuer à l'inventaire des fonctions métaboliques des
bactéries
Aller au-delà du séquençage en testant expérimentalement les
activités d'enzymes du métabolisme bactérien
Tenter de modéliser des processus et des systèmes biologiques

39. cartographie
sous-clonage
séquençage
assemblage
finition
annotation
validation
expérimentale
modélisation
développement
applications