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Diversité des virus dans les lacs de fonte de pergélisol au nord du Québec

Les mares et lacs de fonte de pergélisol (ou lac de thermokarst) sont désormais parmi les écosystèmes d’eau douce les plus communs en région arctique. Il existe deux types de lac de thermokarst en fonction de la composition du sol dans lequel celui-ci se forme (palse, lithalse). Ces lacs constituent des milieux complexes présentant une activité microbienne élevée qui produit une grande quantité de gaz à effet de serre. D’un point de vue écologique, il est essentiel d’approfondir nos connaissances sur les forces contrôlant cette activité microbienne. En général, les virus participent à divers processus écologiques essentiels notamment en influençant le recyclage des nutriments, les cycles biogéochimiques et la dynamique des populations microbiennes. Par contre, très peu d’études se sont intéressées aux populations virales dans les lacs de fonte. Ainsi, les objectifs principaux de ce projet sont (1) d’établir la diversité virale dans deux types de lacs de thermokarst en visant deux familles de virus en particulier (myovirus, chlorovirus), et (2) d’isoler un cyanophage à partir de ces milieux. Une approche par PCR a permis d’obtenir la composition des assemblages viraux et de conclure que ces derniers variaient en fonction de la distribution de leurs hôtes, qui eux étaient influencés par les paramètres environnementaux. De plus, deux nouveaux cyanophages appartenant à la famille des Myoviridae ont également été isolés d’un lac subarctique et leur génome séquencé. Des analyses génomiques ont démontré la présence de deux gènes auxiliaires métaboliques, suggérant des évènements de transferts horizontaux entre les virus et leur hôte. Bref, cette étude apporte de nouvelles connaissances concernant l’écologie et la biologie des communautés virales en milieu subarctique.

Arctic regions are undergoing rapid changes due to global warming. Permafrost thawing and erosion is accelerating, creating small and shallow lakes, called thermokarst lakes, that are now widespread in Arctic landscapes. Thaw lakes can be classified in two groups depending on the landscape (palsa, lithalsa), and this has a great impact on their limnological properties. These freshwater ecosystems are highly stratified and harbour microbial assemblages that are important contributors of greenhouse gases to the atmosphere. In general, the two major groups involved in the top-down control of microbial populations are either grazers or viruses. Here, we focused our study on viral communities, as it is now widely recognized that viruses are key components in all aquatic ecosystems. Although they have a large impact on nutrient cycles and host evolution and dynamics, viruses in high latitudes freshwater ecosystems remain poorly characterized. The aims of this study were: (1) to determine viral diversity in different types of thermokarst lakes by targeting specific families of viruses; and (2) to isolate a cyanophage from a subarctic lake. Using a PCR-based approach followed by high-throughput sequencing, we characterized the viral community composition in contrasting subarctic waterbodies. Comparisons suggested that viral diversity was primarily influenced by landscape type, which affects the host communities. Also, we isolated and sequenced the genome of two novel cyanomyoviruses. Analysis of these genomes revealed the presence of two auxiliary metabolic genes, suggesting horizontal gene transfer events between viruses and hosts. Overall, this study sheds light into the dynamics and the composition of viral communities in high-latitude freshwater environments.