Studies of host-microbiota interactions in the brown alga Saccharina latissima

Abstract

Saccharina latissima est une des espèces de macroalgues brunes dites ingénieures qui participent à la formation des forêts de laminaires. Plusieurs populations naturelles sont exploitées autour du monde et elle fait également l'objet de développements croissants en aquaculture. Le but de ma thèse est de caractériser le microbiote bactérien et d’étudier les interactions hôte-microbiote au sein de l’holobionte S. latissima, pour comprendre dans quelles mesures la composition du microbiote influence la croissance de l’algue. L’étude du microbiote de S. latissima issues de populations naturelles de Roscoff (France), Helgoland (Allemagne) et Norvège sud (Skagerrak) par métabarcoding 16S a montré une différence de composition en fonction de la zone de la lame, de la zone géographique et de l’état physiologique de l’algue. Des isolements bactériens ont été fait pour avoir accès à la part cultivable du microbiote. La combinaison de ces résultats avec les données de métabarcoding a permis de sélectionner des souches bactériennes d’intérêt. Des cocultures algues-bactéries ont montré leur impact sur la croissance algale et des résultats inattendus ont mené à prendre en compte d’autres paramètres : l’état général de la plantule de départ, la composition de son microbiote initial et le phénomène de quorum sensing (QS). Les résultats montrent une corrélation entre l’augmentation du QS et une baisse de la croissance. Ensemble, ces résultats apportent de nouvelles données sur la composition du microbiote de S. latissima, de son impact sur l’hôte, et participent à la meilleure compréhension de l’holobionte algue, venant à l’appui de l’idée d’interdépendance entre l’hôte et son microbiote.Saccharina latissima is a kelp-forming species of brown algae and, as such, is considered a so-called ecosystem engineer. Several populations of this alga are exploited around the world. S. latissima is also currently undergoing increasing development in aquaculture. My PhD thesis aims to characterise the bacterial microbiota and study host-microbiota interactions within the S. latissima holobiont to understand how the microbiota composition influences algal growth. 16S metabarcoding analyses were used to study the microbiota of S. latissima natural populations from Roscoff (France), Helgoland (Germany) and Southern Norway (Skagerrak). They showed a difference in composition depending on the area of the blade, the geographical area and the algal physiological state. Bacterial isolates were used to gain access to the cultivable portion of the microbiota. Combining these results with the 16S metabarcoding data allowed us to select bacterial strains of interest. Algal-bacterial cocultures have shown their impact on algal growth, and unexpected results led us to consider other parameters: the general state of the starting seedling, the composition of its initial microbiota and the phenomenon of quorum sensing (QS). The results show a correlation between an increase of QS molecules and a decrease in algal growth. Together, these results on S. latissima microbiota’s composition help decipher its impact on the algal host and, more generally, contribute to a better understanding of the algal holobiont, supporting the idea of interdependence between the host and its microbiota