Colonies de ciliés tapis bleus en provenance de sources hydrothermales du Pacifique Nord-Est : symbiose microbienne et écologie

Ma thèse de doctorat a pour titre « Colonial "blue mat" ciliates from northeast Pacific hydrothermal vents: microbial symbiosis and ecology ». Les colonies de ciliés folliculines forment d'épais et éclatants tapis bleus en périphérie de plusieurs sources hydrothermales de la dorsale Juan de Fuca dans le Pacifique Nord-est et ailleurs. Ces tapis peuvent couvrir jusqu'a 70% des substrats basaltiques auxquels ils sont attachés. À ce jour, nous connaissons très peu de l'écologie et de la biologie des ciliés folliculines en provenance des sources hydrothermales ni de leur importance pour d'autres espèces. Ma thèse se veut une investigation d'une symbiose potentielle entre les ciliés folliculines et les procaryotes aux sources hydrothermales. Elle considère aussi l'écologie trophique des tapis bleus ainsi que les invertébrés qui y sont associés. Les symbioses sont un trait commun aux sources hydrothermales ainsi qu'aux protozoaires ciliés. Le succès écologique des tapis bleus, démontré notamment par leur abondance et leur distribution répandue autour des sources, pourrait être attribué aux symbiotes procaryotiques contenus dans les folliculines-hôte. L'ultrastructure des ciliés tapis bleus a été explorée en utilisant la microscopie électronique de balayage [MEB] et la microscopie électronique à transmission [MET]. En nous basant sur nos observations morphologiques et ultrastructurales, nous avons assigné ces ciliés au genre folliculine Folliculinopsis. Les ciliés folliculines secrètent et vivent dans des coques ou tubes (loricae). Nous avons trouvé que les loricae ont été colonisés à la fois par des bactéries coccoïdes et des procaryotes filamenteux. De plus grandes densités de coccoïdes et de microorganismes en bâtonnets ont été trouvées entre les rangs de cils sur le corps du cilié (zooïde), surtout sur les lobes du péristome (les extensions similaires à des bras typiques des ciliés folliculines). Le morphotype coccoïde (dedans ou indépendant des vacuoles) se retrouvait à travers tout le cytoplasme du cilié. Des groupes de cet organisme rassemblé dans des vacuoles étaient distribués régulièrement le long du cortex du cilié. Des traits denses aux électrons, bornés par des vacuoles et caractérisés par des membranelles superposées, ont été également trouvés dans le cytoplasme du cilié. Des méthodes moléculaires complémentaires [comparaison des séquences d'ARN ribosomique 16S et l'hybridation in situ avec fluorescence (FISH)] ont été utilisées pour identifier les types de microorganismes associés symbiotiquement aux tapis bleus et pour déterminer leur répartition dans la cellule du cilié. Nos résultats indiquent que le Folliculinopsis sp. héberge des endosymbiotes euryarchées. Ceux-ci se situent dans un clade d'organismes qui sont étroitement apparentés à des séquences environnementales de fluides froids qui ont des quantités élevées de méthanogènes. Sous microscope à épifluorescence équipé d'un filtre DAPI, la présence de l'enzyme 420 autofluorescente, typique aux méthanogènes, a été observée dans les cellules du cyploplasme du cilié. En plus d'archées, une haute densité de bactéries a été trouvée dans le cytoplasme du cilié de même que sur la surface du loricae. Quelques-unes de ces séquences bactériennes ont été phylogénétiquement reliées aux ecto and endo symbiotes connues d'autres types d'hôtes. Les ciliés folliculines des sources hydrothermales du Pacifique Nord-est apparaissent dès lors héberger de multiples symbioses hylogénétiquement distinctes et localisées dans diverses parties de leurs cellules. Puisque les tapis bleus sont physiquement dominants aux sources hydrothermales, ils forment un habitat physique substantiel dans lequel les espèces de méiofaune et de macrofaune peuvent trouver nourriture et refuge, comme c'est le cas avec les buissons de vestimentifères et les moulières de mytilidés de la sous-famille Bathymodiolinae qui croissent autour des sources hydrothermales et des sources de fluides froids. Afin de déterminer l'importance probable de ces ciliés pour les autres métazoaires provenant des sources, les invertébrés associés aux échantillons de tapis bleus ont été identifiés et quantifiés et des analyses d'isotopes stables de carbone et de l'azote ont été réalisées. De plus, des analyses de lipides des tapis bleus ont été faites. Nous avons trouvé une récurrence d'invertébrés associés aux tapis bleus et dans tous les échantillons, la méiofaune était numériquement dominante. Les copépodes harpaticoïdes, Amphiascus sp. étaient fort plus abondants que les autres espèces dans les tapis bleus. Alors que certains invertébrés (ex. Amphiascus sp.) dans cet assemblage semblent exclusivement liés aux tapis bleus, d'autres proviennent de sources hydrothermales différentes à proximité. Les ciliés Folliculinopsis sp. étaient davantage réduits dans δ¹³C que les invertébrés dans l'assemblage de tapis bleus indiquant du coup que ces derniers ne se nourrissent pas uniquement des premiers. Au moins deux niveaux trophiques existent dans cet assemblage. La macrofaune juvénile, les ostracodes et les nématodes occupent des niveaux trophiques supérieurs. Les analyses de lipides bactériennes indiquent que 16:1ω7 et 18:1ω7 (typiques aux sulfo-oxidantes) constituent plus de la moitié des acides gras des tapis bleus. Les tapis bleus apparaissent ainsi jouer un rôle indirect, mais important pour l'écologie des organismes qui leur sont associés. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Folliculines, Sources hydrothermales, Isotopes stable, Lipides, Méiofauna, Macrofauna, Symbiose, Microscopie électronique, Ultrastructure

Mortality and pulmonary complications in patients undergoing surgery with perioperative SARS-CoV-2 infection: an international cohort study

Background: The impact of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) on postoperative recovery needs to be understood to inform clinical decision making during and after the COVID-19 pandemic. This study reports 30-day mortality and pulmonary complication rates in patients with perioperative SARS-CoV-2 infection. Methods: This international, multicentre, cohort study at 235 hospitals in 24 countries included all patients undergoing surgery who had SARS-CoV-2 infection confirmed within 7 days before or 30 days after surgery. The primary outcome measure was 30-day postoperative mortality and was assessed in all enrolled patients. The main secondary outcome measure was pulmonary complications, defined as pneumonia, acute respiratory distress syndrome, or unexpected postoperative ventilation. Findings: This analysis includes 1128 patients who had surgery between Jan 1 and March 31, 2020, of whom 835 (74·0%) had emergency surgery and 280 (24·8%) had elective surgery. SARS-CoV-2 infection was confirmed preoperatively in 294 (26·1%) patients. 30-day mortality was 23·8% (268 of 1128). Pulmonary complications occurred in 577 (51·2%) of 1128 patients; 30-day mortality in these patients was 38·0% (219 of 577), accounting for 81·7% (219 of 268) of all deaths. In adjusted analyses, 30-day mortality was associated with male sex (odds ratio 1·75 [95% CI 1·28–2·40], p\textless0·0001), age 70 years or older versus younger than 70 years (2·30 [1·65–3·22], p\textless0·0001), American Society of Anesthesiologists grades 3–5 versus grades 1–2 (2·35 [1·57–3·53], p\textless0·0001), malignant versus benign or obstetric diagnosis (1·55 [1·01–2·39], p=0·046), emergency versus elective surgery (1·67 [1·06–2·63], p=0·026), and major versus minor surgery (1·52 [1·01–2·31], p=0·047). Interpretation: Postoperative pulmonary complications occur in half of patients with perioperative SARS-CoV-2 infection and are associated with high mortality. Thresholds for surgery during the COVID-19 pandemic should be higher than during normal practice, particularly in men aged 70 years and older. Consideration should be given for postponing non-urgent procedures and promoting non-operative treatment to delay or avoid the need for surgery. Funding: National Institute for Health Research (NIHR), Association of Coloproctology of Great Britain and Ireland, Bowel and Cancer Research, Bowel Disease Research Foundation, Association of Upper Gastrointestinal Surgeons, British Association of Surgical Oncology, British Gynaecological Cancer Society, European Society of Coloproctology, NIHR Academy, Sarcoma UK, Vascular Society for Great Britain and Ireland, and Yorkshire Cancer Research

Methane-dependent selenate reduction by a bacterial consortium

Methanotrophic microorganisms play a critical role in controlling the flux of methane from natural sediments into the atmosphere. Methanotrophs have been shown to couple the oxidation of methane to the reduction of diverse electron acceptors (e.g., oxygen, sulfate, nitrate, and metal oxides), either independently or in consortia with other microbial partners. Although several studies have reported the phenomenon of methane oxidation linked to selenate reduction, neither the microorganisms involved nor the underlying trophic interaction has been clearly identified. Here, we provide the first detailed evidence for interspecies electron transfer between bacterial populations in a bioreactor community where the reduction of selenate is linked to methane oxidation. Metagenomic and metaproteomic analyses of the community revealed a novel species of Methylocystis as the most abundant methanotroph, which actively expressed proteins for oxygen-dependent methane oxidation and fermentation pathways, but lacked the genetic potential for selenate reduction. Pseudoxanthomonas, Piscinibacter, and Rhodocyclaceae populations appeared to be responsible for the observed selenate reduction using proteins initially annotated as periplasmic nitrate reductases, with fermentation by-products released by the methanotrophs as electron donors. The ability for the annotated nitrate reductases to reduce selenate was confirmed by gene knockout studies in an isolate of Pseudoxanthomonas. Overall, this study provides novel insights into the metabolic flexibility of the aerobic methanotrophs that likely allows them to thrive across natural oxygen gradients, and highlights the potential role for similar microbial consortia in linking methane and other biogeochemical cycles in environments where oxygen is limited.</p

Can fossil fuel energy be recovered and used without any CO2 emissions to the atmosphere?

The world’s energy system is still dominated by fossil fuels. While there is a rapid reduction in the cost of renewable energy and the environmental costs of continued carbon dioxide emissions from fossil fuel recovery and use are well understood, current economic, infrastructure and political constraints sustain the fossil fuel enterprise as a dominant component of the energy system. Though routes to decarbonizing fossil fuel use, such as carbon capture and storage, have been proposed and have been demonstrated at commercial scale, current CCS CO2 storage quantities are very small and no large-scale practical route to providing fossil fuel energy, without the CO2 emissions attendant with fuel production and use has been proposed. Here we look at some of the boundary conditions and possible routes to production of emissions free energy from fossil fuels, and specifically petroleum reservoirs. Focusing on the production of electrical power we look at possible applications of microbially mediated hydrocarbon oxidation, coupled to a range of energy harvesting strategies, to the provision of electrical power at surface at a range of scales suitable for grid power provision, powering upstream oilfield facilities or for powering in situ sensing and exploration systems. We also ask the question, even if practical, would direct production of electrical power from oil and gas fields be a politically and economically sensible strategy as part of the energy transition away from traditional fossil fuel use

Can fossil fuel energy be recovered and used without any CO₂ emissions to the atmosphere?

The world’s energy system is still dominated by fossil fuels. While there is a rapid reduction in the cost of renewable energy and the environmental costs of continued carbon dioxide emissions from fossil fuel recovery and use are well understood, current economic, infrastructure and political constraints sustain the fossil fuel enterprise as a dominant component of the energy system. Though routes to decarbonizing fossil fuel use, such as carbon capture and storage, have been proposed and have been demonstrated at commercial scale, current CCS CO2 storage quantities are very small and no large-scale practical route to providing fossil fuel energy, without the CO2 emissions attendant with fuel production and use has been proposed. Here we look at some of the boundary conditions and possible routes to production of emissions free energy from fossil fuels, and specifically petroleum reservoirs. Focusing on the production of electrical power we look at possible applications of microbially mediated hydrocarbon oxidation, coupled to a range of energy harvesting strategies, to the provision of electrical power at surface at a range of scales suitable for grid power provision, powering upstream oilfield facilities or for powering in situ sensing and exploration systems. We also ask the question, even if practical, would direct production of electrical power from oil and gas fields be a politically and economically sensible strategy as part of the energy transition away from traditional fossil fuel use.</p

Supplementary Table 10 for "Sulfur-oxidizing symbionts without canonical genes for autotrophic CO2 fixation"

Number of genomes with each predicted metabolism in the IMG/ER database, based on the presence/absence of key genes. Except where noted, the number of genomes was not filtered for genome completeness