Projet
Évolution des interactions écologiques chez Pseudomonas aeruginosa sous différents régimes de stressLes interactions microbiennes façonnent fondamentalement la structure et la fonction des communautés, mais les conditions environnementales qui orientent l’évolution de la coopération versus la compétition demeurent mal comprises. Cette lacune a des implications majeures pour la théorie écologique et pour les applications pratiques, notamment dans les infections chroniques comme la fibrose kystique, où Pseudomonas aeruginosa persiste dans un environnement stressant et hétérogène en nutriments. Ce projet combine deux cadres évolutifs, la Stress Gradient Hypothesis (SGH) et la Resource Level Hypothesis (RLH), afin d’examiner comment le stress environnemental et la disponibilité en ressources gouvernent l’évolution des interactions microbiennes.La SGH prédit que les environnements fortement stressants favorisent les interactions de type facilitation, alors que les milieux plus bénins et riches en ressources favorisent la compétition. Pour la tester, nous ferons évoluer 24 populations répliquées de P. aeruginosa pendant ~1000 générations sous des gradients croisés de disponibilité nutritive (milieu SCFM riche versus milieu minimal M9) et de stress osmotique (NaCl élevé imitant les conditions pulmonaires de la FK). Nous anticipons que les environnements à fort stress sélectionneront des mutations dans les gènes osmo-protecteurs et régulateurs de biofilm (p. ex. algU, mucA) favorisant les cellules voisines, ainsi que des phénotypes « tricheurs » porteurs de mutations lasR exploitant les biens publics coopératifs.La RLH, issue de la théorie de sélection r/K, postule que l’abondance de ressources sélectionne des stratégies de croissance rapide (stratèges r) pouvant générer des excès métaboliques et des opportunités de cross-feeding, favorisant la facilitation. À l’inverse, la rareté de ressources sélectionne des stratégies d’efficacité et de tolérance au stress (stratèges K), intensifiant la compétition. Pour la tester, nous propagerons 24 lignées répliquées de P. aeruginosa pendant ~250 générations, avec transferts en phase exponentielle (sélection r, ressources abondantes) ou en phase stationnaire (sélection K, ressources limitées). Nous prévoyons que les lignées r accumuleront des mutations dans des gènes liés à la croissance (p. ex. protéines ribosomiques, aminoacyl-ARNt synthétases), tandis que les lignées K présenteront des enrichissements dans les voies de réponse au stress (p. ex. gidA, dksA, recB).Nous quantifierons la dynamique des interactions en isolant des clones évolués et en mesurant les interactions par paires via cytométrie en flux avec une souche ancestrale fluorescente. L’Index d’Intensité Relative (RII) permettra de classifier les interactions comme facilitatrices (RII > 0), compétitives (RII < 0) ou neutres (RII ≈ 0). Un profilage phénotypique complet évaluera la densité de croissance, la production de pyoverdine et pyocyanine, la formation de biofilm, la motilité et la résistance aux antibiotiques selon les conditions. Le séquençage génomique des isolats montrant de fortes interactions écologiques permettra d’identifier les mutations sous-jacentes, et le suivi temporel de mutations clés sera effectué par PCR et séquençage Sanger.Cette étude offre une fondation empirique pour la SGH et RLH dans les systèmes microbiens avec des implications pour la biotechnologie et la médecine, élucidant les bases moléculaires des interactions écologiques et de l'adaptabilité microbienne.
