Pr. José Manuel GARCIA-FERNANDEZ, Université de Cordoue Rapporteur
Dr. Eric PELLETIER, CEA-Genoscope Rapporteur
Dr. Géraldine JEAN, Université de Nantes Examinatrice
Dr. Julia MORALES, CNRS Examinatrice
Dr. Damien EVEILLARD, Université de Nantes Co-encadrant de thèse
Dr. Laurence GARCZAREK, CNRS Directrice de thèse
Les deux picocyanobactéries marines Prochlorococcus et Synechococcus sont les organismes
photosynthétiques les plus abondants de la planète, leur vaste distribution étant sans doute liée
à leur importante diversité génomique. La première partie de mon travail a consisté à étudier les
bases génétiques de l'adaptation de ces organismes à des niches écologiques distinctes et a
révélé, en comparant 81 génomes de ces deux genres, le rôle des gains/pertes de gènes et des
variations des séquences nucléotidiques dans la diversification de ces organismes. Une deuxième
partie a consisté en l'analyse des réponses physiologiques d'une souche modèle de
Synechococcus (WH7803) et de quatre autres souches représentatives des écotypes dominants
in situ (clades I à IV) à divers stress environnementaux, afin d'identifier les gènes impliqués dans
les réponses spécifiques ou communes à ces différents stress et/ou écotypes. Enfin, la dernière
partie de ma thèse a visé à identifier la distribution de l’ensemble des gènes de
picocyanobactéries dans l'océan mondial et à la relier aux paramètres environnementaux et à la
distribution des écotypes, ce qui a permis de mettre en évidence les répertoires de gènes
spécifiques de niches et/ou d’écotypes. L’intégration de ces résultats m’a permis de mieux
comprendre les mécanismes d'adaptation et d'acclimatation, qui ont permis aux
picocyanobactéries de coloniser la quasi‐totalité des niches écologiques éclairées des océans.
The two marine picocyanobacteria Prochlorococcus and Synechococcus are the most abundant
photosynthetic organisms on the planet, their wide distribution being probably linked to their
large genomic diversity. The first part of my work has consisted in studying the genetic bases of
the adaptation of these organisms to distinct ecological niches and revealed, by comparing 81
genomes of these two genera, the role of gene gains/losses and variations in nucleotide
sequences in the diversification of these organisms. A second part has consisted in the analysis of
the physiological responses of a Synechococcus model strain (WH7803) and of four other strains,
representative of the dominant ecotypes in the field (clades I to IV), to various environmental
factors in order to identify the genes that are involved in specific or common responses to these
different stresses and/or ecotypes. Finally, the last part of my thesis aimed at identifying the
distribution of all picocyanobacterial genes in the world ocean and to link it to environmental
parameters and to the distribution of ecotypes, which made it possible to highlight the gene
repertoires specific of niches and/or ecotypes. The integration of these results led me to get a
better understanding of the adaptation and acclimation mechanisms, which allowed marine
picocyanobacteria to colonize virtually all lit ecological niches of the oceans.