Les habitats cryosphériques tels que l'océan Arctique et l'océan Austral, ainsi que les glaces et les neiges polaires et montagneuses, sont habités par une gamme variée d'algues eucaryotes, originaires de nombreux groupes différents (diatomées, algues vertes, chrysophytes...). Ces taxons, bien qu'ils soient séparés par des centaines de millions d'années d'évolution, possèdent des adaptations convergentes qui leur permettent de tolérer des températures basses tout au long de l'année. Ces adaptations comprennent notamment des protéines de liaison à la glace, une gamme variée de peptides dont beaucoup contiennent la PFAM PF11999 conservée, qui peut former des complexes autour des cristaux de glace naissants grâce à leurs domaines riches en thréonine. Les protéines de liaison à la glace remplissent de multiples fonctions chez les algues cryophiles, par exemple en empêchant la mort cellulaire des algues par choc osmotique lors des transitions de congélation dans le cytoplasme, ou en leur permettant d'adhérer à et de s'accumuler dans la glace de mer flottante pendant l'hiver polaire.
Précédemment, l'équipe hôte (HEAL, Richard Dorrell, CQSB UMR7238) a réalisé une étude globale complète des protéines de liaison à la glace chez les algues cryophiles, démontrant pour la première fois que les espèces originaires des habitats arctiques et antarctiques possèdent des isoformes de cette protéine fondamentalement différente les unes des autres. Cela est probablement dû au transfert horizontal indépendant des gènes codant pour ces protéines dans l'intérieur de chaque océan. L'équipe hôte maintenant développe ces données en séquençant un ensemble de vingt espèces d'algues isolées de l'eau de mer arctique en automne 2021, et en utilisant des données métagénomiques pour comprendre la distribution de ces protéines dans la nature. Ces souches présentent notamment des réponses différentes aux stress de réchauffement et de rafraîchissement en laboratoire, et donc auront une fragilité ou une résilience probable différente face au changement climatique anthropique.
References :
Dorrell, R. G., … Lovejoy, C. (2023). Convergent evolution and horizontal gene transfer in Arctic Ocean microalgae. Life Sci Alliance, 6(3), 26508.
Perrin, A.J., & Dorrell, R.G. (2024). Protists and protistology in the Anthropocene: challenges for a climate and ecological crisis. BMC Biology 22, 279.
Raymond, J. A., & Kim, H. J. (2012). Possible role of horizontal gene transfer in the colonization of sea ice by algae. PLoS One, 7(5), e35968.
Vance, T. D. R., … & Mangiagalli, M. (2019). Ice-binding proteins and the “domain of unknown function” 3494 family. FEBS J, 286(5), 855–873.
Activités
Ce projet utilisera des approches bio-informatiques pour comprendre comment les protéines de liaison à la glace fonctionnent à travers la diversité phylogénétique, biogéographique et physiologique des algues cryophiles. Au début, le candidat établira une phylogénie complète et actualisée des protéines du domaine de liaison à la glace, en incorporant de nouvelles espèces séquencées et des métagènes, et des habitats d'eau douce et de neige continentale. Le candidat annotera ensuite la topologie de l'arbre avec les localisations prévues, les activités cinétiques (par exemple, l'hystérésis thermique) et leur régulation en réponse à la température et au stress salin des protéines de liaison à la glace étudiées, afin de construire des modèles prédictifs de ces protéines sur l'ensemble de l'arbre phylogénétique. Le candidat pourra appliquer de nouvelles techniques informatiques développées au LCQB pour étudier les interactions (SENSE-PPI), les effets mutationnels (GEMME) et les domaines fonctionnels (PROFILEview) de ces protéines en collaboration avec le groupe d'Alessandra Carbone (CQSB). Le candidat pourra également développer des amorces consensus à partir de séquences nucléotidiques pour le barcoding des gènes codant pour ces protéines dans les habitats cryophiles, en collaboration avec le groupe d'Eric Maréchal (LPCV Grenoble, UMR5168).
Si le candidat le souhaite, il/ elle peut postuler à un poste de thèse dans l'équipe HEAL par les concours doctoral de la Sorbonne Université et du CNRS au printemps 2026. Le candidat devra développer son propre projet de recherche indépendant, relatif à l'annotation de nouveaux génomes d'algues arctiques et à la relation entre le contenu en gènes et la niche thermique chez ces espèces. Pour cela, le candidat sera cosupervisé par le Dr Dorrell et Louis Graf, un post-doctorant du groupe HEAL ayant expertise dans le séquençage, l'assemblage et l'annotation fonctionnelle des génomes d'algues. Pour préparer pour le concours doctoral, le candidat sera attendu de préparer une révue bibliographique sur la diversité écologique et les fonctions biochimiques des IBPs retrouvés chez les algues.
Compétences
- Une compréhension préalable de la taxonomie des algues, et de leurs relations évolutives sont essentielles.
- La capacité de gérer un projet de recherche indépendante est essentielle
- Une expérience préalable dans au moins une technique phylogénétique (iQTREE, RAxML, PhyloBayes) est essentielle.
- Une expérience préalable de la rédaction et de la communication scientifiques, qui compris du travail dans un environnement de recherche interdisciplinaire, est fortement souhaitée
- Une expérience préalable d'au moins un langage bioinformatique (bash, python, R), ou une capacité de l’apprendre, est souhaitée
- Une expérience préalable des outils d'annotation fonctionnelle et structurelle des protéines (AlphaFold, prédicteurs d’adressage) est souhaitée mais non essentielle.
- Une expérience préalable en métagénomique est souhaitée mais non essentielle.
- Le poste est également ouvert aux candidats francophones et anglophones. Au cours de ce poste, le candidat sera encouragé à développer son autonomie dans la communication orale dans sa langue non maternelle.
Contexte de travail
CQSB - UMR 7238 CNRS- Sorbonne Université
Le CQSB est un laboratoire interdisciplinaire travaillant à l'interface entre la biologie et les sciences quantitatives. Il est construit pour promouvoir une interaction équilibrée entre les approches théoriques et expérimentales en biologie, et pour favoriser la définition de nouvelles questions expérimentales, l'analyse des données et la modélisation des phénomènes biologiques. Nos projets abordent des questions sur les structures et les processus biologiques à travers la collecte de mesures expérimentales, la génération in silico de nouvelles données biologiques qui restent aujourd'hui inaccessibles aux expériences (modélisation des systèmes biologiques), le développement de méthodes statistiques pour l'analyse des données, et la conception d'algorithmes originaux pour la prédiction. Le laboratoire est soutenu par le CNRS, l'INSERM et la Sorbonne Université.
Le CQSB est un des laboratoires de l'Institut de Biologie Paris-Seine (IBPS).
Location (Direction) :
UMR 7238 CNRS - Sorbonne Université Campus Jussieu
Bât. C – 4ème étage
4, place Jussieu
75005 Paris, France
CQSB - UMR 7238 CNRS- Sorbonne Université
Le CQSB est un laboratoire interdisciplinaire travaillant à l'interface entre la biologie et les sciences quantitatives. Il est construit pour promouvoir une interaction équilibrée entre les approches théoriques et expérimentales en biologie, et pour favoriser la définition de nouvelles questions expérimentales, l'analyse des données et la modélisation des phénomènes biologiques. Nos projets abordent des questions sur les structures et les processus biologiques à travers la collecte de mesures expérimentales, la génération in silico de nouvelles données biologiques qui restent aujourd'hui inaccessibles aux expériences (modélisation des systèmes biologiques), le développement de méthodes statistiques pour l'analyse des données, et la conception d'algorithmes originaux pour la prédiction. Le laboratoire est soutenu par le CNRS, l'INSERM et la Sorbonne Université.
Le CQSB est un des laboratoires de l'Institut de Biologie Paris-Seine (IBPS).
Location (Direction) :
UMR 7238 CNRS - Sorbonne Université Campus Jussieu
Bât. C – 4ème étage
4, place Jussieu
75005 Paris, France
Contraintes et risques
Dans les limites du faisable, ce poste peut être adapté pour permettre un télétravail à temps partiel. Le candidat devra néanmoins se rendre au laboratoire deux jours par semaine pour participer aux réunions d'équipe et aux séminaires de laboratoire.
Dans les limites du faisable, ce poste peut être adapté pour permettre un télétravail à temps partiel. Le candidat devra néanmoins se rendre au laboratoire deux jours par semaine pour participer aux réunions d'équipe et aux séminaires de laboratoire.