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Changement climatique et la biodiversité microbienne en Antarctique (CCAMBIO)

Projet de recherche SD/BA/03A (Action de recherche SD)


Personnes :


Description :

Contexte

Le projet belge CCAMBIO, financé par BELSPO, a pour but d’étudier la diversité, la zonation biogéographique, l’histoire évolutionnaire, et la composition génomique des communautés de tapis microbiens lacustres dans le Domaine Antarctique (DA) pour déterminer leur résilience et les réponses régionales aux changements climatiques globaux. Il participe aux efforts internationaux coordonnés par les programmes du SCAR ‘Antarctic Ecosystems: Adaptations, Thresholds and Resilience (AntERA)’ et ‘State of the Antarctic Ecosystem (AntEco)’. En augmentant les connaissances sur la diversité microbienne, les facteurs gouvernant sa distribution et les impacts des changements climatiques, CCAMBIO pourra contribuer à la détermination de nouvelles zones protégées et à une gestion mieux intégrée des biotopes antarctiques.

Description du Projet

 Objectifs

Les objectifs spécifiques sont:

1. Etendre les collections existantes d’échantillons par des campagnes dans les îles subantarctiques et de l’Antarctique maritime peu étudiées.
2. Quantifier le degré et la nature de la biorégionalisation microbienne dans le Domaine Antarctique (DA) en utilisant des inventaires détaillés de la biodiversité microbienne (cyanobactéries, groupes sélectionnés de bactéries et protistes).
3. Tester les hypothèses évolutionnaires sur l’origine, la diversification et la dynamique de la distribution de taxons sélectionnés.
4. Etudier la composition génomique globale et les propriétés biochimiques de communautés de tapis microbiens lacustres le long d’un gradient de profondeur pour déterminer la contribution des différents groupes taxonomiques/fonctionnels au fonctionnement du consortium en fonction des changements de profondeur et d’intensité lumineuse.
5. Explorer le potentiel des microorganismes et des gènes/groupes fonctionnels comme indicateurs précoces des changements globaux en modélisant la distribution de taxons focaux et de groupes fonctionnels en réponse aux changements climatiques et environnementaux.

 Méthodologie

CCAMBIO utilise une combinaison de techniques:

1) Les biomasses des groupes de microorganismes photosynthétiques seront quantifiées par la chromatographie en phase liquide à haute performance des pigments photosynthétiques (PAE). Des analyses en profondeur de la composition des communautés microbiennes seront réalisées par pyroséquençage 454 avec tagging des gènes codant pour les 16S et 18S ARN ribosomiques pour les cyanobactéries, bactéries et microeukaryotes, ainsi que l’ITS pour les cyanobactéries (CIP, PAE, LMG, RBINS).
2) Pour une sélection de taxons, nous développerons des phylogénies moléculaires basées sur plusieurs gènes pour étudier leur histoire évolutionnaire à l’intérieur du DA. Ceci permettra de déterminer l’importance des radiations adaptatives et des différentiations de populations locales (CIP, PAE, LMG).
3) Le fonctionnement des communautés microbiennes sera étudié par un inventaire métagénomique et une analyse du métatranscriptome pour un biotope le long d’un gradient de profondeur, en parallèle avec la mesure de l’activité photosynthétique par fluorimétrie PAM (pulse-amplitude modulated). Cela nous permettra d’identifier quels sont les taxons qui contribuent significativement au fonctionnement écologique des communautés observées en fonction des changements de profondeur et d’intensité lumineuse. (CIP, PAE, LMG).
4) Les données de biodiversité et de génomique fonctionnelle seront utilisées pour développer des enveloppes climatiques et environnementales pour des taxons et groupes fonctionnels clé, et pour définir des biorégions et identifier des endroits ayant une biodiversité particulière ou abritant une flore vestigiale. Ces données seront intégrées pour développer des modèles spatiaux avec lesquels les distributions des taxons et groupes fonctionnels pourront être prédits sous différents scénarios de changements climatiques. (CIP, PAE, LMG, BOT, BAS).

 Interaction entre les différents partenaires

Chaque partenaire dispose d’une expérience spécifique concernant la diversité et l’évolution de groupes microbiens particuliers. Les échantillonnages additionnels seront assurés principalement par le partenaire BOT. Les expérimentations sont réalisées par les 3 premiers partenaires et RBINS participera pour l’analyse bioinformatique (module MARS du portail ‘Biodiversity.aq’). L’analyse statistique et les modèles spatiaux impliqueront tous les partenaires et seront centralisées chez le partenaire PAE.

 Liens avec des programmes internationaux

CCAMBIO sera intégré dans les programmes du SCAR ‘Antarctic Ecosystems: Adaptations, Thresholds and Resilience (AntERA)’ and ‘State of the Antarctic Ecosystem (AntEco). Avec les membres du comité d’utilisateurs, il aura pour but les bases d’un consortium étudiant la métagénomique et la métatranscriptomique des communautés microbiennes dans les régions polaires.

 Résultats et/ou produits attendus

- Un site internet (www.ccambio.ulg.ac.be).
- Des publications dans des journaux scientifiques de haut niveau avec referees.
- Un workshop sur l’usage des méthodes NGS en écologie microbienne (http://www.cip.ulg.ac.be/workshopCCAMBIO/).
- Une base de données d’échantillons et une banque d’ADN
- De nouvelles souches caractérisées dans les collections publiques de BCCM.
- La publication des données de biodiversité dans un système de données ‘open access’, présentées à des réunions et ateliers fréquentés par des spécialistes du domaine et le large public. Ceci impliquera l’organisation d’ateliers (techniques), le training de jeunes scientifiques et étudiants, la dissémination des résultats par les médias.
- Un modèle spatial pour prédire la distribution des taxons microbiens sous des scénarios de changements climatiques. Les données et modèles seront utiles en tant que supports à la politique environnementale en Antarctique.
- Un workshop de conclusion..

Partenaires

 Activités

Dr. Annick Wilmotte, (CIP), Université de Liège : Coordinatrice et spécialiste de la diversité des cyanobactéries
Prof. Wim Vyverman, (PAE), Universiteit Gent : Spécialiste de la diversité des protistes et des analyses de modélisation écologique
Prof. Anne Willems, (LMG), Universiteit Gent : Spécialiste de la diversité des bactéries
Dr Bart Van De Vijver (BOT), Jardin botanique national de Belgique: Spécialiste de la diversité des diatomées
Dr. Anton Van De Putte (IRSNB), Institut Royal des Sciences Naturelles de Belgique: gestionnaire de projet du portail ‘Biodiversity.aq’ pour le dépôt et l’analyse de données de diversité Antarctique
Dr Pete Convey (BAS), British Antarctic Survey: Spécialiste de la biodiversité et écologie polaire

 Coordonnées

Dr. Annick Wilmotte, Centre d’Ingénierie des Protéines (CIP), Institut de Chimie, Sart Tilman B6, Université de Liège, B-4000 Liège.
Tél : + 32 4 366 38 56 / 33 87
Fax : + 32 4 366 33 64
E-mail : awilmotte@ulg.ac.be

Prof. Wim Vyverman, Protistologie en Aquatische Ecologie (PAE), Universiteit Gent, Krijgslaan 281 S8, 9000 Gent. Belgique
Tél : +32 9 264 85 01
Fax : +32 9 264 85 99
E-mail : Wim.Vyverman@Ugent.be

Prof. Anne Willems, Laboratorium voor Microbiologie (LMG), Universiteit Gent, K.L. Ledeganckstraat 35, 9000 Gent, Belgique
Tél : +32 9 2645103
Fax : +32 9 2645092
E-mail : Anne.Willems@Ugent.be

Dr Bart Van De Vijver (BOT), Jardin botanique national de Belgique, Département de Bryophyta & Thallophyta, Domaine de Bouchout, B-1860 Meise
Tel: +32 2 260 09 41
Fax: +32 2 260 09 45
Email: vandevijver@br.fgov.be

Dr. Anton Van De Putte (IRSNB), Institut Royal des Sciences Naturelles de Belgique, 29, rue Vautier, B-1000 Bruxelles
Tel: +32(0)2 627 43 18
Fax: +32(0)2 627 41 13
E-mail : avandeputte@naturalsciences.be

Dr Pete Convey (BAS), British Antarctic Survey, Ecosystems, High Cross, Madingley Road, Cambridge, CB3 0ET, UK
Tel: +44 (0)1223 221400
Email: pcon@bas.ac.uk

Comité de suivi

Name: Prof. Antonio Quesada
Institution: Universidad Autonoma de Madrid, Biology Department (Espagne)

Name: Prof. Dr. Takeshi Naganuma
Institution: University of Hiroshima, Graduate School of Biosphere Sciences (Japon)

Name: Dr. Dominic A. Hodgson
Institution: British Antarctic Survey (Grande-Bretagne)

Name: Prof. Dr. Warwick Vincent
Institution: Université Laval, Département de Biologie (Canada)

Name: Dr. Marc Lebouvier
Institution: UMR 6553 Ecobio, CNRS - Université de Rennes 1, Station Biologique, Paimpont (France)

Name: Prof. Dr. Josef Elster
Institution: Centre for Polar Ecology, Faculty of Sciences, University of South Bohemia, Ceske Budejovice & Institute of Botany, Academy of Sciences of the Czech Republic, Trebon (République tchèque)

Name: Dr. Marleen Bosschaerts
Institution: BCCM, Belgian Federal Science Policy
Louise Avenue 231, Brussels, (Belgique)

Name: Prof. Ricardo Cavicchioli
Institution: University of New South Wales, Faculty of Sciences (Australie),

Nom: Prof. Ian Hawes
Institution : Gateway Antarctica, Waterways Centre for Freshwater Management, University of Canterbury, Christchurch (Nouvelle Zélande)


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