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RÉSUMÉ
L’expédition "Tara Océans" ,réalisée de 2009 à 2013 par des scientifiques embarqués sur le voilier Tara, a permis de conduire une étude d’ampleur inédite sur le plancton, au cours d’un périple de 140 000 km sur tous les océans de la planète. L’objet de cet article est de présenter plusieurs aspects marquants de cette expédition : la caractérisation métagénomique du plancton ; le programme éducatif de l’expédition ; l’exploration de la diversité génétique, à la fois qualitative et quantitative, du plancton ; les grands principes d’échantillonnage utilisés lors de l’expédition ; les grandes découvertes de l’expédition.
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Flora VINCENT : Institut de biologie de l’ENS (IBENS), Département de biologie, École normale supérieure, CNRS, INSERM, Université PSL, Paris, France Department of Plant and Environmental Sciences, Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israël
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Chris BOWLER : Institut de biologie de l’ENS (IBENS), Département de biologie, École normale supérieure, CNRS, INSERM, Université PSL Fédération de Recherche Global Ocean Systems Ecology and Evolution, FR2022/Tara Oceans GOSEE, Paris
INTRODUCTION
L’océan représente le plus grand écosystème continu sur Terre, et 98 % de sa biomasse est composée d’organismes qui sont invisibles à l’œil nu : les micro-organismes marins, dont nombre d’entre eux constituent le « plancton ». L’objectif de cet article est de présenter la diversité du plancton, telle que révélée par le projet « Tara Océans », et de détailler l’approche et les méthodologies adoptées par ce projet ambitieux. Sur la base d’une partie des 40 000 échantillons prélevés dans tous les océans du monde au cours de l’expédition, l’équipe a cartographié la biodiversité d’un large éventail d’organismes planctoniques et exploré leurs interactions. Ce projet est le plus important effort de séquençage de l’ADN pour les sciences de la mer réalisé à ce jour. Les analyses moléculaires ont révélé environ 40 millions de gènes, dont la grande majorité étaient nouveaux, suggérant ainsi une biodiversité du plancton beaucoup plus large que celle connue jusqu’à présent. Ces données ont fourni à la communauté scientifique des ressources sans précédent, notamment un catalogue de plusieurs millions de nouveaux gènes qui ont transformé la manière dont les océans sont étudiés et le changement climatique est évalué.
Domaine : métagénomique
Degré de diffusion de la technologie : croissance
Technologies impliquées : technologies moléculaires (barcoding moléculaire, metabarcoding, séquençage de l’ADN, etc.)
Domaines d’application : biotechnologies marines
Principaux acteurs français :
Centres de compétence : Fédération de Recherche Global Ocean Systems Ecology and Evolution
Contact : [email protected] ; [email protected]
Reproduction avec l’aimable autorisation de l’Académie d’agriculture de France :
Vincent F., Bowler C. 2019. Plancton : la nouvelle frontière révélée par l’expédition Tara Océan, Notes Académiques de l’Académie d’agriculture de France/Academic Notes from the French Academy of Agriculture, 2019, 4, 1-16.
Rapporteurs : Brigitte Meunier, directrice de recherche CNRS au Laboratoire de Bioénergétique et Ingénierie des Protéines BIP2 et Christian Ferault, membre de l’Académie d’agriculture de France.
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Expédition Tara Océans et génétique
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2. Expédition Tara Océans et caractérisation métagénomique du plancton
L’expédition Tara Océans (2009-2013), menée à bord de la goélette Tara (figure 2), a eu pour objectif de découvrir la grande variété d’organismes planctoniques (des virus aux larves de poissons) de l’océan de surface (entre 0 et 200 m) et mésopélagique (200 à 1 000 m) à l’échelle planétaire.
Au total, 40 000 échantillons d’eau de mer et de plancton ont été prélevés dans 210 stations réparties dans 20 provinces biogéographiques. De nombreuses questions ont animé cette expédition :
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quelle est la vraie nature de la diversité planctonique dans nos océans ?
-
quels sont les organismes qui portent les fonctions les plus importantes ?
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quel est l’effet des paramètres environnementaux et des interactions biotiques sur l’écosystème océanique ?
Afin de répondre à ces questions, l’expédition Tara Océans a regroupé plus de 100 scientifiques à travers le monde et procédé à un échantillonnage strictement identique pendant plus de trois ans sur la goélette de 36 m.
Le programme d’échantillonnage standard a été conçu pour étudier une grande variété d’écosystèmes marins : remontées d’eau (upwellings), points chauds de biodiversité, zones de bas pH ou pauvres en oxygène... Un total de 210 stations a été défini (figure 3) sur lesquelles une caractérisation environnementale plus précise a été conduite, afin de contextualiser les prélèvements morphologiques et génétiques du plancton.
Pour chaque station, les prélèvements d’eau ont été filtrés puis soumis à différentes analyses génétiques :
-
metabarcoding : séquençage de l’ADNr 18S ;
-
métatranscriptomique : détermination de l’ensemble des transcriptomes de l’échantillon environnemental, c’est-à-dire de l’ensemble des ARN produits par les différents organismes lors de la collecte ;
-
métagénomique : caractérisation de l’ensemble des génomes présents dans l’échantillon...
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Expédition Tara Océans et caractérisation métagénomique du plancton
BIBLIOGRAPHIE
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(3) - BRUM (J.R.), CESAR IGNACIO-ESPINOZA (J.), ROUX (S.), DOULCIER (G.), ACINAS (S.G.), ALBERTI (A.), CHAFFRON (S.), CRUAUD (C.), DE VARGAS (C.), GASOL (J.M.), GORSKY (G.), GREGORY (A.C.), GUIDI (L.), HINGAMP (P.), IUDICONE (D.), NOT (F.), OGATA (H.), PESANT (S.), POULOS (B.T.), SCHWENCK (S.M.), SPEICH (S.), DIMIER (C.), KANDELS-LEWIS (S.), PICHERAL (M.), SEARSON (S.), BORK (P.), BOWLER (C.), SUNAGAWA (S.), WINCKER (P.), KARSENTI (E.), SULLIVAN (M.B.) - Patterns and ecological drivers of ocean viral communities. - Tara Oceans Science 2015, 348, 1261498 (2015).
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