Eukaryotic richness in the abyss: insights from pyrotag sequencing

Background: The deep sea floor is considered one of the most diverse ecosystems on Earth. Recent environmental DNA surveys based on clone libraries of rRNA genes confirm this observation and reveal a high diversity of eukaryotes present in deep-sea sediment samples. However, environmental clone-library surveys yield only a modest number of sequences with which to evaluate the diversity of abyssal eukaryotes. Methodology/Principal Findings: Here, we examined the richness of eukaryotic DNA in deep Arctic and Southern Ocean samples using massively parallel sequencing of the 18S ribosomal RNA (rRNA) V9 hypervariable region. In very small volumes of sediments, ranging from 0.35 to 0.7 g, we recovered up to 7,499 unique sequences per sample. By clustering sequences having up to 3 differences, we observed from 942 to 1756 Operational Taxonomic Units (OTUs) per sample. Taxonomic analyses of these OTUs showed that DNA of all major groups of eukaryotes is represented at the deep-sea floor. The dinoflagellates, cercozoans, ciliates, and euglenozoans predominate, contributing to 17%, 16%, 10%, and 8% of all assigned OTUs, respectively. Interestingly, many sequences represent photosynthetic taxa or are similar to those reported from the environmental surveys of surface waters. Moreover, each sample contained from 31 to 71 different metazoan OTUs despite the small sample volume collected. This indicates that a significant faction of the eukaryotic DNA sequences likely do not belong to living organisms, but represent either free, extracellular DNA or remains and resting stages of planktonic species. Conclusions/Significance: In view of our study, the deep-sea floor appears as a global DNA repository, which preserves genetic information about organisms living in the sediment, as well as in the water column above it. This information can be used for future monitoring of past and present environmental changes.French ANR Aquaparadox; ANR DeepOases; Swiss National Science Foundation [31003A-125372]; WM Keck foundationinfo:eu-repo/semantics/publishedVersio

Virtualia 2016. La réalité virtuelle au service de la recherche: Actes du séminaire organisé par le CIREVE à Caen (19 octobre 2016),

International audienceLe séminaire Virtualia est né en 2006 en même temps que le Centre Interdisciplinaire de Réalité Virtuelle (CIREVE) de l’Université de Caen Normandie. Son objectif est de permettre aux équipes associées au CIREVE d’exposer leurs méthodologies et les résultats de leurs travaux dans le domaine de la Réalité Virtuelle, tout en s’ouvrant à des communications extérieures. Il a connu quatre éditions de 2006 à 2009.2016 fut l’occasion de relancer VIRTUALIA et de concrétiser le partenariat avec les Universités de Rouen et du Havre dans le cadre de la COMUE. Une Structure Fédérative de Recherche « CIREVE » est en effet en cours de labellisation au sein de Normandie Université. 2016 est également une année importante car elle marque à la fois le dixième anniversaire du CIREVE et la finalisation d’une plate-forme de réalité virtuelle normande, unique en son genre sur le territoire français. Elle est composée d’une salle immersive quatre faces de 45 m2, équipée d’un tapis roulant particulièrement adapté pour l’analyse de la marche en temps réel (GRAIL de Motek Medical). Les calculateurs de cette salle immersive sont mutualisés avec un amphithéâtre attenant de 150 places, de manière que les expérimentations effectuées avec un sujet unique dans la salle immersive puissent être suivies par un auditoire nombreux (besoins de formation notamment). Les équipes utilisent le matériel au fur et à mesure des développements informatiques et de nouveaux protocoles d’expérimentation germent dans l’esprit des chercheurs qui voient dans la réalité virtuelle des possibilités de tests jamais atteintes.Une centaine de chercheurs utilise régulièrement le plateau technique CIREVE, dans des visées de recherche qui leur sont propres. Il est toutefois apparu qu’un certain nombre de problématiques concernaient toutes les disciplines et qu’une partie de la réflexion sur les mondes virtuels pouvait être mutualisée. Le séminaire VIRTUALIA permet d’offrir un espace de rencontre à ces chercheurs, issus d’horizons différents, pour discuter de l’utilisation de l’outil d’un point de vue épistémologique. Il est par exemple capital de s’interroger sur la notion de présence. Le sujet se comporte-il de la même façon dans l’environnement virtuel et dans le monde réel ? Les chemins de circulation choisis dans le modèle virtuel sont-ils les mêmes que ceux qui seraient empruntés en réalité ? Les conclusions établies dans le modèle virtuel sont-elles directement transposables à la réalité ? Un des enjeux du travail est d’évaluer la pertinence subjective des modèles virtuels, ce qui est capital avant de généraliser leur utilisation dans des actions de formation par exemple. L’utilisation d’une technologie n’est jamais complètement neutre. Dans le cadre des mondes virtuels, l’interaction de l’homme avec le monde de synthèse n’est possible qu’au travers de logiciels et d’interfaces matérielles. Il faut s’assurer que les processus cognitifs soient adéquats avant de s’interroger sur le résultat des simulations. Naturellement, le séminaire permet également à chaque discipline d’exposer les résultats des dernières recherches réalisées grâce à la réalité virtuelle.Les domaines scientifiques concernés par la réalité virtuelle sont multiples : les civilisations et les patrimoines culturels, la médecine, les neurosciences, la psychologie, les sciences du mouvement et du sport, l’ingénierie, l’informatique. L’Université de Caen Normandie étant pluridisciplinaire, le spectre des utilisations est très large. Elles se répartissent en trois axes principaux et un axe en émergence :LA REPRÉSENTATION : la réalité virtuelle permet de représenter et de visualiser, interactivement et en trois dimensions, des environnements disparus, dégradés, inaccessibles, ou des environnements futurs.Domaines concernés : civilisations, patrimoine, linguistique...L'EXPÉRIMENTATION : en permettant d'interagir en temps réel avec un monde numérique 3D, la réalité virtuelle offre de nouvelles perspectives d'expérimentations dans des environnements de plus en plus proches du réel et en même temps parfaitement contrôlables.Domaines concernés : santé, neuropsychologie, psychologie, activités physiques et sportives...LA CREATION ET LE DEVELOPPEMENT D’OUTILS : les informaticiens créent et testent des applications concernant les méthodes de navigation en monde virtuel, de restitution de la réalité.Domaine concerné : informatique.LA FORMATION (axe en émergence) : par la représentation de la connaissance, par les diverses possibilités d'expérimentation, la réalité virtuelle est un formidable outil de formation.Domaines concernés : sciences du langage, médecine, informatique (serious game, simulation...).Une partie importante de la réflexion développée lors du séminaire Virtualia 2016 a été consacrée aux enjeux sociétaux liés à la réalité virtuelle : notions de mémoire, d’apprentissage des gestes techniques, d’être humain « augmenté » etc. Les articles publiés attestent du savoir-faire, bien réel cette fois, que le CIREVE a acquis en termes de création de mondes virtuels pour représenter, expérimenter et former. La publication des actes du séminaire Virtualia vise à mettre en lumière des recherches particulièrement innovantes qui s’effectuent dans un cadre technologique exceptionnel.- S. Madeleine, Virtualia 2016. Introduction (et direction de l'édition)- J. Grieu, F. Lecroq, Th. Galinho, H. Boukachour, Environnements industriels virtualisés et processus d’apprentissage- Ph. Brunet, J. Dehut, Images 3D et humanités numériques : modélisation et restitution du geste théâtral- G. Lecouvey, J. Gonneaud, N. Legrand, G. Rauchs, F. Eustache, B. Desgranges, Réalité virtuelle et mémoire- N. Benguigui, C. Mandil, M. Mallek, L. Lejeune, R. Thouvarecq, Étude des liens entre perception et action dans des environnements virtuels- E.-G. Dupuy, A. Maneuvrier, E. Vlamynck, S. Besnard, B. Bienvenu, L.-M. Decker, Le syndrome d’Ehlers-Danlos type hypermobile : évolution des stratégies posturales en réponse à un programme de rééducation à visée somesthésique- C. Weismann-Arcache, Réalité virtuelle et humain augmenté : subjectivation, désubjectivation ?- L. Haddouk, Réalité psychique en visioconsultatio

New insights into the diversity of deep-sea benthic foraminifera

Les foraminifères benthiques sont une composante majeure des fonds océaniques. Leur importance dans le cycle du carbone est largement reconnue et ils sont couramment utilisés en paléocéanographie en tant que marqueurs des changements climatiques. Cependant, nos connaissances croissantes à leur sujet nous dévoilent peu à peu que ce vaste phylum retient encore quelques secrets, notamment quant à sa diversité et à la distribution géographique de ses espèces. Dans cette thèse sont décrits deux nouveaux genres de foraminifères agglutinés : Capsammina patelliformis et Shinkaiya lindsayi. Leur morphologies, spectaculairement différentes, illustrent parfaitement l'étendue de la richesse des foraminifères monothalames. Comme d'autres xenophyophores, S. lindsayi présente un réseau interne de conglomérats digestifs (stercomata) mais se distingue aussi par l'absence de cristaux de barite dans son cytoplasme. Des analyses élémentaires ont révélé que ce foraminifère géant (8 cm de diamètre) concentrait de grandes quantités de métaux, dont l'uranium, à l'intérieur de ses stercomata, contribuant ainsi à modifier la composition chimique du sédiment..

Ultra-deep sequencing of foraminiferal microbarcodes unveils hidden richness of early monothalamous lineages in deep-sea sediments

Deep-sea floors represent one of the largest and most complex ecosystems on Earth but remain essentially unexplored. The vastness and remoteness of this ecosystem make deep-sea sampling difficult, hampering traditional taxonomic observations and diversity assessment. This problem is particularly true in the case of the deep-sea meiofauna, which largely comprises small-sized, fragile, and difficult-to-identify metazoans and protists. Here, we introduce an ultra-deep sequencing-based metagenetic approach to examine the richness of benthic foraminifera, a principal component of deep-sea meiofauna. We used Illumina sequencing technology to assess foraminiferal richness in 31 unsieved deep-sea sediment samples from five distinct oceanic regions. We sequenced an extremely short fragment (36 bases) of the small subunit ribosomal DNA hypervariable region 37f, which has been shown to accurately distinguish foraminiferal species. In total, we obtained 495,978 unique sequences that were grouped into 1,643 operational taxonomic units, of which about half (841) could be reliably assigned to foraminifera. The vast majority of the operational taxonomic units (nearly 90%) were either assigned to early (ancient) lineages of soft-walled, single-chambered (monothalamous) foraminifera or remained undetermined and yet possibly belong to unknown early lineages. Contrasting with the classical view of multichambered taxa dominating foraminiferal assemblages, our work reflects an unexpected diversity of monothalamous lineages that are as yet unknown using conventional micropaleontological observations. Although we can only speculate about their morphology, the immense richness of deep-sea phylotypes revealed by this study suggests that ultra-deep sequencing can improve understanding of deep-sea benthic diversity considered until now as unknowable based on a traditional taxonomic approach

The ‘mica sandwich’; a remarkable new genus of Foraminifera (Protista, Rhizaria) from the Nazaré Canyon (Portuguese margin, NE Atlantic)

Based on morphological and molecular characteristics, we describe a new genus and species of monothalamous agglutinated foraminifera, Capsammina patelliformis, that occurs mainly at bathyal (1000-3400m) water depths in the Nazaré Canyon off Portugal. The test is strongly flattened, up to 500?m or more in maximum dimension, and 30-80?m thick. It lacks obvious apertures, and is typically composed of 2-3 large, plate-like grains of mica that form the upper and lower surface of the test; these are separated by fine-grained, white agglutinated material (‘mortar’) forming a ring around the cell body. The cytoplasm, visible through the mica plates, is whitish in colour with few obvious inclusions.Analysis of a fragment of the SSUrDNA gene indicates thatC. patelliformis belongs in a clade branching with Crithionina delacai, C. granum and an undetermined crithioninid species. However, the divergences between the new species and these Crithionina species range from 20% to 21%, and are therefore too high to classify it in the same genus. We also transfer a previously described species, Psammosphaera bowmanni Heron-Allen and Earland 1912, to Capsammina based on its use of mica flakes in test construction. Other monothalamous agglutinated foraminifera, including Psammosphera spp., are phylogenetically distant from Capsammina. The new species occupies a shallow infaunal microhabitat, living mainly in the top 0.5cm of sediment