Dissertations / Theses on the topic 'Viruses of microbes'

Les virus des microbes sont des acteurs majeurs dans divers écosystèmes, affectant la structuration et la dynamique des communautés microbiennes. Cependant, ils restent peu explorés dans le domaine de la digestion anaérobie (DA). Les écosystèmes de ces processus sont très sensibles aux perturbations, entraînant inhibition et diminution de la production de méthane. Cette thèse aborde l'interaction entre des perturbations abiotiques, la composition des communautés microbienne et virale et la performance du procédé.La dynamique des populations virales a été étudiée dans des digesteurs anaérobies, grâce au séquençage ‘shotgun' du métavirome. L'objectif était d'évaluer si la production de virus tempérés peut être déclenchée par des stress abiotiques connus pour inhiber la DA, via l'induction de provirus. Un second objectif était de déchiffrer de nouvelles paires virus-hôtes, grâce à des approches bioinformatiques. Nous avons constaté que les diversités des procaryotes et des virus étaient élevées, l'ordre Clostridiales dominant la communauté procaryote et la classe Caudoviricetes dominant la communauté virale. De nombreux virus et hôtes ont été identifiés comme étant différentiellement abondants dans des conditions perturbatrices, avec une bonne cohérence entre les dynamiques des hôtes et celles des virus. Nos résultats n'ont montré aucun impact significatif de ces stress abiotiques sur l'induction de prophage, ce qui indique que les virus pourraient avoir eu des effets modérés et sans rupture au fil du temps, plutôt que des effets massifs et soudains.Par ailleurs, cette étude étend les connaissances sur la DA et confirme l'importante diversité et la nouveauté des virus de la DA. Le génome d'un nouveau virus en forme de fuseau a été annoté manuellement avec d'autres génomes viraux. Cela pourrait conduire à l'établissement d'une nouvelle famille de virus d'archées méthanogènes
Viruses of microbes are major players in various ecosystems, influencing the structure and dynamics of microbial communities. Despite this, their presence and impact in anaerobic digestion (AD) processes remain underexplored. AD ecosystems are highly sensitive to disturbances, which can lead to inhibition and reduced methane production. In this PhD work, I investigated the interplay between abiotic disturbance, microbial community composition - including viromes - and AD process performance. I monitored viral population dynamics in anaerobic digesters using metavirome shotgun sequencing. One objective was to determine whether abiotic stresses known to inhibit AD can trigger the production of temperate viruses through provirus induction. Another aim was to identify novel virus-host pairs by employing bioinformatics approaches. The results revealed high diversity among both prokaryotes and viruses, with Clostridiales dominating the prokaryotic community and Caudoviricetes prevailing in the microbial viruses. Numerous viruses and hosts showed differential abundance under disturbing conditions, with a strong concordance between host and virus dynamics. Contrary to expectations, abiotic stresses did not significantly induce prophages, suggesting that viruses may exert a more gradual influence over time rather than causing abrupt “time bomb” effects. Additionally, this study expands the knowledge on AD, highlighting the significant diversity and novelty of AD viruses. I identified new virus-host pairs and annotated manually the genome of a novel spindle-shaped virus, along with other viral genomes. This may lead to the creation of a new family of viruses infecting methanogenic archaea

Le gène de résistance (Rx) au virus X de la pomme de terre (PVX) code pour une molécule réceptrice qui interagit avec la protéine de capside (CP) du PVX conférant ainsi une résistance à la plante. Les mécanismes de résistance sont encore peu compris. Dans ce projet, nous nous intéressons à la caractérisation de cette interaction. Le premier objectif est de caractériser l’élicitation par la CP. Nous avons d’abord mutagénéisé deux acides aminés clés de la CP du PVX et montré que le niveau de la réponse par Rx est dépendant de l’affinité de l’éliciteur avec le récepteur. Nous montrons également que les CP de virus proches du PVX, présentant des variations naturelles de séquences, sont capables d’induire une résistance par Rx. Le second objectif est d’identifier les partenaires de cette résistance. Une collection de mutants EMS de tomates portant le gène Rx a été générée. Trois plantes présentant un défaut de résistance vis-à-vis du PVX ont été isolées et sont en cours de caractérisation
In potato, the resistance gene (Rx) encodes a protein that confers resistance against Potato virus X (PVX). The trigger of the resistance is the recognition of PVX coat protein (CP). The mechanisms of this resistance are not well understood. In this project we investigate two different aspects of this interaction. The first goal of this project is to characterize the CP elicitor. In the first approach we mutagenized key amino acids in the PVX CP and showed that the affinity between elicitor and receptor modulates the intensity of the Rx response. In the second approach we showed that other viruses related to PVX with natural sequence variations in the CP are able to induce Rx mediated resistance. The second goal of this project is to identify genes required for Rx mediated resistance a collection of EMS mutants tomato (cv Micro-Tom) carrying the Rx gene has been generated and screened for restored susceptibility to PVX. Three mutants were identified and characterized

Les virophages sont des virus satellites-like qui dépendent de la co-infection de leur cellule hôte avec un virus géant pour se multiplier. Ils sont actuellement classés dans la famille des Lavidaviridae. Dans la première partie de cette thèse, toutes les données actuelles concernant la découverte, l’isolement et la diversité, le cycle de réplication, l’origine, l’implication dans différents systèmes de défense viraux et cellulaires, ainsi que la classification et la définition des virophages, ont été regroupées dans une revue de littérature scientifique. La deuxième partie de cette thèse a contribué à l’expansion de la famille des virophages grâce à l’isolement de deux nouveaux membres de cette famille. La troisième partie de ce travail se focalise sur les interactions entre les virophages d’un côté et leurs virus géants et cellules hôtes de l’autre côté. Dans un premier projet, nous avons développé un protocole de manipulation génétique des virus géants afin d’étudier le système de défense MIMIVIRE qui protège les mimivirus du groupe « A » contre le virophage Zamilon. Les travaux réalisés dans ce projet confirment le rôle crucial de la séquence MIMIVIRE dans le mécanisme d’interférence et mettent le point sur l’importance fonctionnelle de l’intégrité structurelle de cette séquence dans la résistance aux virophages. Dans un autre projet, nous avons décrit pour la première fois un phénomène d’expansion de la gamme d’hôte chez un virophage, ainsi que le mécanisme génétique impliqué dans ce phénomène. Nos résultats soulignent un impact écologique potentiel de cette adaptation en démontrant une capacité du virophage à induire l’extinction de son nouveau virus géant hôte
Virophages are satellite-like viruses that require the presence of a giant virus co-infecting their host cell to replicate. They are currently classified in the family Lavidaviridae. In the first section of this thesis work, we presented in the form of a review, an update of all the knowledge regarding virophage discovery, isolation and diversity, replication cycle, origin, involvement in viral and cellular host-defense systems, as well as their classification and definition. The second section of this thesis contributes to the expansion of the virophage family by isolating and characterizing two new members. The third section of this thesis focuses on the study of interactions between virophages with their giant viruses and host cells. First, we have developed a protocol for genetic manipulation of giant viruses to study the MIMIVIRE system that protects mimiviruses belonging to lineage « A » from Zamilon virophage. The results presented in this part confirm the crucial role of MIMIVIRE in the interference mechanism. We additionally highlighted the functional role of the structural integrity of the MIMIVIRE sequence in the process of resistance to Zamilon. Second, we described for the first time, a host range expansion in a virophage. We were also able to identify the genetic component involved in this mechanism. Moreover, the results presented in this study highlight a potential ecological impact of this host adaptation by demonstrating a capacity of the mutant virophage to cause the extinction of its giant virus host

Les virus constituent une force motrice pour le fonctionnement des écosystèmes marins. En tuant leur hôte par lyse cellulaire, ils influencent la diversité microbienne et les cycles biogéochimiques globaux. Dans cette étude, je me suis intéressé à l’implication des polysaccharide dépolymérases (ou EPS dépolymérases) associées aux virus de bactéries (phages) dans la régulation des activités virales et leurs conséquences sur la biogéochimie océanique. Ces enzymes confèrent aux phages la faculté de dégrader les exopolysaccharides (EPS) excrétés par leurs hôtes avant d’atteindre leurs récepteurs membranaires. Nous avons étudié de façon intégrative, du gène à l’écosystème, les EPS dépolymérases associées à 2 phages modèles (Podoviridae). Une combinaison d’approches a révélé que les gènes codant pour ces activités sont génétiquement éloignés des séquences connues. Une étude approfondie de l’une de ces enzymes (Dpo31, associée au phage de Cobetia marina) suggère son appartenance aux glycoside hydrolases et révèle une architecture moléculaire nouvelle. De plus, une expérience en microcosme a montré que les dépolymérases virales réduisent la biodisponibilité des EPS et participent à la production de matière réfractaire dans le milieu naturel. Compte tenu de la prédominance des virus dans l’océan, ce processus jusqu'ici négligé pourrait avoir des implications biogéochimiques importantes
Viruses represent a driving force for the functioning and evolution of marine ecosystems. Through the lysis of their hosts, viruses profoundly influence the diversity and biogeochemistry of the ocean. In this study, I investigated the implications of polysaccharide depolymerases (or EPS depolymerases) associated to bacterial viruses (phages) in the regulation of viral activities and their consequences on ocean biogeochemistry. They confer to phages the ability to degrade the exopolysaccharides (EPS) excreted by their hosts in order to access their membrane receptors. Here, we studied integratively, from gene to ecosystem, the EPS depolymerases associated to 2 model phages (Podoviridae). A combination of approaches revealed that the genes encoding these activities are genetically distant from known sequences. An in-depth study showed that the enzyme Dpo31 (associated to Cobetia marina phage) is a glycoside hydrolases and revealed a novel molecular architecture. In the ocean, bacterial EPS constitute a significant pool of dissolved organic carbon. A microcosm experiment showed that viral depolymerases reduce the bioavailability of EPS and contribute to the production of refractory matter in the natural environment. Considering the predominance of viruses in the sea, this, so far, neglected process could have important implications for the functioning of the ocean

L’importance des compartiments microbiens dans le fonctionnement trophique et biogéochimique des écosystèmes marins a amené à nous poser les objectifs suivants : caractérisation des virus, des bactéries et des flagellés et de leurs interactions dans le bassin de Marennes Oléron. Différentes approches ont été suivies : 1) une approche in situ avec des suivis mensuels (2006 et 2007) a permis de caractériser les dynamiques des compartiments microbiens et situer leur place dans le fonctionnement général du bassin en comparaison avec celui d’Arcachon. La succession des modes de fonctionnement trophique suggère l’importance du réseau microbien dans ces bassins. A Marennes, spatialement homogène, le lien établi entre le bactérioplancton et le virioplancton varie selon une échelle interannuelle et saisonnière modulé par un lien ponctuel entre les virus avec le phytoplancton. 2) une approche in vitro a permis de cibler les processus régissant les dynamiques des virus, des flagellés et de bactéries ainsi que leurs interactions. Les impacts de la bactériolyse virale et de la bactérivorie ont été étudiés suivant différents facteurs de variabilité : périodes trophiques, pression de prédation et influence d’apports benthiques. De manière générale, la composition des communautés bactériennes, par la sensibilité de certains groupes, est influencée par la lyse virale et la bactérivorie. La production bactérienne, elle, varie suivant le mode trophique, stimulée en période de type herbivore par la présence des flagellés alors qu’en période de multivorie ils entrainent une perte d’au moins 16% de la production quotidienne. Enfin, la remise en suspension du biofilm benthique lors d’une phase de marée tend à stimuler l’activité globale de la boucle microbienne
Planktonic microbial compartments are important in the trophic and biogeochemical functioning of marine ecosystems. This assessment brought us to place these objectives: characterization of virus, bacteria and flagellate compartments and their interactions in Marennes-Oléron Bay (France). Two different approaches have been followed: 1) In situ annual surveys were performed in 2006 and 2007 in order to characterize microbial compartments dynamics and to place them within the bay functioning, compared to Arcachon Bay. The succession of trophic models implied the importance of the microbial food web in both bays. In Marennes Oléron Bay, spatially homogeneous, large inter annual and inter seasonal variations are observed considering the strength of the common link between virioplankton and bacterioplankton. These variations are related to the occurrence of an occasional interaction of phytoplankton. 2) In vitro experiments allow to focus on the processes controlling the dynamics of viruses, flagellates and bacteria and their interactions. The impacts of viral bacteriolysis and flagellate bacterivory are assessed considering environmental variability factors: trophic models, predation pressure and influence of benthic contribution. The bacterial community composition is always influenced by viral lysis and bacterivory due to the sensitivity of bacterial groups. However, bacterial cellular production evolves differently with a stimulation by flagellates during herbivorous food web while bacterivory induces daily production loss of 16% during multivorous food web. Finally, the resuspension of benthic organic components during tide phase tends to increase the microbial loop activity

Les mécanismes de dégradation de l'ARN représentent un processus cellulaire central. En effet, ils contrôlent la stabilité et la qualité de l'ARN et, par conséquent, régulent l'expression des gènes. D’une part, la régulation de la stabilité des transcrits est un élément essentiel au maintien de l’homéostasie cellulaire mais aussi à l’établissement d’une réponse cellulaire adaptée en cas d’infection virale. D’autre part, le succès de l’infection virale dépend fortement de la capacité du virus à prendre le contrôle des machineries d’expression géniques cellulaires. De ce fait, les virus doivent interagir avec les machineries cellulaires de dégradation de l’ARN afin de contrôler à la fois, l’expression des gènes cellulaires, et celle des gènes viraux. De nombreuses études rapportent l’existence d’une interface majeure d’interaction entre les machineries eucaryotes de dégradation de l’ARN et les protéines virales. Les virus ont non seulement la capacité d’échapper aux voies cellulaires de dégradation, mais ils peuvent également manipuler ces mécanismes cellulaires de dégradation de l’ARN afin de promouvoir leur propre réplication.Les virus influenza de type A (IAV) sont des agents pathogènes majeurs responsables d'épidémies annuelles et de pandémies occasionnelles. Pour leur cycle de réplication, les IAV dépendent de nombreuses protéines cellulaires et établissent ainsi un vaste et complexe réseau d’interactions avec le protéome cellulaire. Par ailleurs, plusieurs études rapportent l’existence de liens étroits entre les IAV et les machineries de dégradation de l’ARN. Ainsi, identifier les interactions mises en jeu lors du cycle viral participe à une meilleure compréhension du cycle viral, nécessaire au développement de stratégies antivirales. Nous avons recherché des interactions entre les protéines virales impliquées dans la réplication des IAV et un ensemble de 75 protéines cellulaires portant des activités exoribonucléases et/ou associées aux mécanismes de dégradation de l'ARN. Au total, 18 protéines ont été identifiées comme interagissant avec au moins une des protéines virales testées. Par ailleurs, l'analyse du réseau d'interaction a mis en évidence un ciblage spécifique et préférentiel des voies de dégradation de l'ARN par les protéines des IAV. Enfin, parmi les interacteurs validés, un criblage par ARN interférence a identifié neuf facteurs comme étant nécessaires à la multiplication virale.Nous avons choisi de nous concentrer sur l’exoribonucléase 1 (ERI1), identifiée comme interacteur de plusieurs composants des RNPv (RiboNucleoProtéine virale) (PB2, PB1 et NP). ERI1, via ses différents rôles dans l’homéostasie des petits ARN régulateurs, dans la maturation des ARN ribosomiques ou dans la maturation et la dégradation des ARNm histones possède un rôle central dans le contrôle de l’expression génique. En explorant l’interaction entre ERI1 et les protéines virales au cours de l’infection, nous avons mis en évidence que i) ERI1 favorise la transcription virale et que, pour ce faire, ses deux activités - liaison à l’ARN et exonucléase - sont nécessaires, ii) ERI1 interagit avec les protéines virales de manière dépendante de l’ARN, iii) ERI1 interagit avec les RNPv, iv) les protéines virales interagissent avec une forme d'ERI1 associée aux ARNm histones. Ainsi, nos données tendent vers un modèle dans lequel ERI1 associée aux ARNm histones est cooptée par la polymérase virale en transcription, favorisant ainsi la multiplication des IAV par un mécanisme qui reste cependant encore à déterminer. Ainsi, le ciblage de ERI1 par les IAV représente un autre exemple du détournement des machineries de dégradation de l’ARN par les virus, visant à créer un environnement cellulaire favorable à la réplication virale
RNA decay is a central cellular process as it regulates RNA stability and quality and thereby gene expression, which is essential to ensure proper cellular physiology and establishment of adapted responses to viral infection. Global takeover of gene expression machineries and rewiring of the cellular environment is key to the success of viral infection. Cellular proteome and viral replication are tightly connected and cellular RNA processing, stability, quality and decay accordingly influence the fate of the viral cycle. Growing evidence points towards the existence of a large interplay between eukaryotic RNA turnover machineries and viral proteins. Viruses not only evolved mechanisms to evade those RNA degradation pathways, but they also manipulate them to promote viral replication.Influenza A viruses (IAV) are major pathogens responsible for yearly epidemics and occasional pandemics. To complete their viral cycle, IAVs rely on many cellular proteins and establish a complex and highly coordinated interplay with the host proteome. Growing evidence supports the existence of a complex interplay between IAV viral proteins and RNA decay machineries. Unraveling such interplay is therefore essential to gain a better understanding of the IAV life cycle, required for the development of antiviral strategies. This led us to systematically screen interactions between viral proteins involved in IAV replication and a selected set of 75 cellular proteins carrying exoribonucleases activities or associated with RNA decay machineries. A total of 18 proteins were identified as interactors of at least one viral protein tested. Analysis of the interaction network highlighted a specific and preferential targeting of RNA degradation pathways by IAV proteins. Among validated interactors, a targeted RNAi screen identified nine factors as required for viral multiplication. We chose to focus on the 3’-5’ exoribonuclease 1 (ERI1), found in our screen as an interactor of several components of the vRNPs (viral RiboNucleoProtein) (PB2, PB1 and NP). The ERI1 protein is a major player in the control of cellular gene expression as it is essential for the maturation and decay of histone mRNA, maturation of 5.8S rRNA and miRNA homeostasis in mammalian cells. Exploring the interplay between ERI1 and viral proteins during the course of IAV infection we found that i) ERI1 promotes viral transcription, and both of its activities – RNA binding and exonuclease – are required, ii) ERI1 interacts with viral proteins in an RNA dependent manner, iii) ERI1 interacts with the transcribing vRNPs, iv) viral proteins interact with a form of ERI1 that is associated to histone mRNA. Ultimately, our data point to a model where ERI1 associated to histone mRNA is co-opted by the transcribing viral polymerase, thereby promoting IAV multiplication, through a mechanism that remains to be precisely determined. Targeting of ERI1 by IAV is another example further supporting the intricate interplay between IAV and RNA decay machineries, used to rewire cellular gene expression in order to create a favorable environment for viral replication

Les virus du sol sont capables d'influencer la structure de la communauté microbienne et le fonctionnement de l'écosystème en affectant l'abondance des cellules hôtes par lyse et par leurs caractéristiques à transférer des gènes entre les hôtes. Bien que notre compréhension sur la diversité et la fonction virales s’améliore, la connaissance des interactions hôte-virus dans le sol reste limitée. Pour mieux comprendre les interactions hôte-virus, un gradient du sol à long terme manipulé par le pH dans lequel la communauté microbienne change à travers, a été étudié. Les principaux objectifs de cette thèse ont consisté à (1) déterminer l'influence de la structure de la communauté microbienne et du pH du soil sur les virus par séquençage d’ADN haut-débit (Chapitre II), (2) déterminer l’infectivité des populations virales à partir de niches de sol co-localisées et non co-localisées avec son hôte grâce à une approche de l’essai de plaque combinée à un séquençage hybride (Chapitre III), (3) identifier les populations virales infectant des groupes fonctionnels microbiens spécifiques du sol, en particulier les méthanotrophes (Chapitre IV) et les nitrifiants (Chapitre V ), à l’aide d’une sonde isotopique stable à l'ADN. Nos premiers résultats ont montré que la structure de la communauté virale change selon le pH du sol, ce qui souligne que la communauté virale est étroitement liée aux populations hôtes. L’analyse de CRISPR systèmes a révélé des interactions virus-hôte dynamiques, avec le nombre et la taille des CRISPR systèmes distincts selon le soil à pH contrasté. L’analyse taxonomique de cette CRISPR systèmes suggère que les virus jouent un rôle essentiel dans la composition et de la fonction de la communauté procaryote du sol. Les processus co-évolutionnaires entre l'hôte (le système de restriction-modification et le CRISPR-Cas système) et les populations virales co-localisées (la mutation d’une séquence espaceur « spacer » et la méthyltransférase codée par le virus) fournissent des preuves de l'adaptation locale et que les interactions virus-hôte jouent un rôle important dans la susceptibilité d'un hôte à l'infection et par conséquent la régulation des populations bactériennes du sol. L'ADN-SIP-métagénomique ciblant des groupes fonctionnels microbiens spécifiques a permis l’analyse des populations hôte-virus individuelles. Le suivi du flux de carbone à travers les populations procaryotes et virales a révélé des interactions actives entre les virus et les hôtes méthanotrophes et nitrifiants, et les préférences de niches de pH du sol. Notre étude a montré une preuve de transfert horizontal de gènes et des gènes métaboliques auxiliaires codés par le virus, indiquant que les virus contribuent de manière significative aux cycles biogéochimiques dans le sol, tels que le carbone (les gènes qui codent pour les familles GH, peptidases et la sous-unité C de méthane monooxygénase particulaire), et l'azote (les gènes qui codent pour la nitrogénase et le cytochrome cd1-nitrite réductase). Dans l’ensemble, ces résultats ont montré que les virus du sol sont des régulateurs importants des communautés microbiennes par la lyse spécifique de l’hôte et des interactions dynamiques virus-hôte
Soil viruses have potential to influence microbial community structure and subsequent ecosystem functioning by directly affecting the abundance of host cells by lysis and through their ability to transfer genes between hosts. Although our understanding of soil viral diversity and functioning has increased, the role of viruses and their interactions with prokaryotes in soil is limited. To gain a better understanding of virus-host interactions in soil, a long-term pH-manipulated soil gradient, which microbial community structure changes across, was investigated. The main objectives of this thesis were to 1) determine the influence of microbial community structure and soil pH on viruses using metagenomics and viromics (Chapter II), 2) determine the infectivity of soil viral populations from co-localized and foreign pH soil niches using a plaque assay approach combined with hybrid metagenomics sequencing (Chapter III) and 3) identify virus populations infecting specific soil microbial functional groups, specifically methanotrophs (Chapter IV) and nitrifiers (Chapter V), using DNA stable isotope probing combined with metagenomic deep sequencing. Viral community structure was found to change with soil pH, demonstrating that viral communities are tightly linked to host populations, but also may have narrow host ranges. Analysis of clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR) arrays revealed dynamic virus-host interactions, with the number and size of CRISPR arrays distinct across contrasting pH soil. Profiling of the host-virus linkages between soil pH, suggests that viruses play a critical role in shaping the composition and function of the soil prokaryotic community. Surprisingly, greater infectivity of a host bacterium by virus populations was found when viruses and host bacterium were not co-localized in the same pH soil. Coevolutionary processes between the host and virus populations, such as restriction modification/virus-encoded methyltransferase and CRISPR-Cas system/spacer mutation, provide evidence for local adaptation, and that virus-bacterial host interactions play an integral part in the susceptibility of a host to infection and consequently in the regulation of soil bacterial populations. Targeting specific microbial functional groups via stable isotope probing allowed analysis of individual host-virus populations. Tracking carbon flow through prokaryotic and viral populations revealed active interactions between viruses and methanotroph and nitrifier hosts, and soil pH niche preferences. Evidence of horizontal gene transfer and virus-encoded auxiliary metabolic genes, such as glycoside hydrolase families, peptidases, particulate methane monooxygenase subunit C (pmoC), nitrogenase (nifH) and cytochrome cd1-nitrite reductase, supports that viruses are significant contributors to host functioning and carbon and nitrogen cycling in soil. Overall, this work demonstrated that soil viruses are important regulators of microbial communities through specific host lysis and dynamic virus-host interactions

Deux baculovirus, une granulose et une polyédrose nucléaire, isolés de S. F. En Guyane française sont décrits. Les deux maladies sont responsables d'enzooties dans les populations du ravageur en prairie à d. S. La valeur maximale de la mortalité larvaire naturelle engendrée par les deux virus, déterminée après échantillonnage et élevage au laboratoire, est de 32%. La cyclicité de la présence sur une même parcelle de la noctuelle et de ses baculovirus est due au mode de conduite des exploitations agricoles. Les taux de mortalité larvaire par granulose et par polyédrose nucléaire sont variables d'une parcelle à une autre, et un équilibre dynamique se maintient entre les deux viroses. L'introduction d'un mélange des deux virus a permis de montrer que les larves jouent un rôle important dans la dissémination des pathogènes dans la prairie.

Phages are the most abundant components of the marine environments and can control host abundances. The severity of viral infections may depend on whether phages are lytic, lysogenic, or chronic, which can be influenced by host activity and by environmental conditions. Lysogeny remains the least understood process. Knowledge of virioplankton dynamics and their life strategies in the Red Sea remain unexplored. In this Ph.D. research we aimed to quantify virioplankton abundance, the variability on viral and bacterial dynamics, and to investigate the occurrence of lytic and lysogenic phages in the Red Sea. Accordingly, we used the flow cytometric technique to enumerate viral and bacterial abundances in the coastal pelagic area during two years of sampling and in the coastal lagoon waters for one year, together with water column distribution in open Red Sea waters. We conducted incubations of natural microbial communities in the laboratory to induce lysogenic bacteria by using the chemical mutagenic mitomycin C. We also explored the influence of host abundance, temperature, and ultraviolet radiation on viral dynamics and lysogeny. Our results showed that abundances of virses in the Red Sea ranged from 106 to 107 virus-like particles per mL, and bacteria ranged from 104 to 105 cells per mL. We observed a large variability i the values of virus-to-bacterium ratios, and lower values of viral production to those for temperate coastal waters and relatively close to values reported in other oligotrophic areas. Although the lytic phase was prevalent, lysogeny was detected when bacterial abundances decreased. We determined inducible lysogenic bacteria from undetectable to ~56% in the coastal Red Sea, although we found a lower maximum of 29.1% at a eutrophic coastal lagoon. The decay rates of viruses were influenced by UVB exposure, suggesting their susceptibility to solar radiation. Exposure to UVB radiation-induced prophage varied between 4 and 34%. Our findings identified the significant role of viral infections in controlling bacterial abundance and the importance of both lytic and lysogenic phases in the Red Sea waters. This study contributes to the understanding of lysogeny in marine phages.

abstract: Research in microbial biofuels has dramatically increased over the last decade. The bulk of this research has focused on increasing the production yields of cyanobacteria and algal cells and improving extraction processes. However, there has been little to no research on the potential impact of viruses on the yields of these phototrophic microbes for biofuel production. Viruses have the potential to significantly reduce microbial populations and limit their growth rates. It is therefore important to understand how viruses affect phototrophic microbes and the prevalence of these viruses in the environment. For this study, phototrophic microbes were grown in glass bioreactors, under continuous light and aeration. Detection and quantification of viruses of both environmental and laboratory microbial strains were measured through the use of a plaque assay. Plates were incubated at 25º C under continuous direct florescent light. Several environmental samples were taken from Tempe Town Lake (Tempe, AZ) and all the samples tested positive for viruses. Virus free phototrophic microbes were obtained from plaque assay plates by using a sterile loop to scoop up a virus free portion of the microbial lawn and transferred into a new bioreactor. Isolated cells were confirmed virus free through subsequent plaque assays. Viruses were detected from the bench scale bioreactors of Cyanobacteria Synechocystis PCC 6803 and the environmental samples. Viruses were consistently present through subsequent passage in fresh cultures; demonstrating viral contamination can be a chronic problem. In addition TEM was performed to examine presence or viral attachment to cyanobacterial cells and to characterize viral particles morphology. Electron micrographs obtained confirmed viral attachment and that the viruses detected were all of a similar size and shape. Particle sizes were measured to be approximately 50-60 nm. Cell reduction was observed as a decrease in optical density, with a transition from a dark green to a yellow green color for the cultures. Phototrophic microbial viruses were demonstrated to persist in the natural environment and to cause a reduction in algal populations in the bioreactors. Therefore it is likely that viruses could have a significant impact on microbial biofuel production by limiting the yields of production ponds.
Dissertation/Thesis
Masters Thesis Civil and Environmental Engineering 2014

Aeolian dust exerts a notable influence on atmospheric and oceanic conditions and human health, particularly in arid and semi-arid regions like Saudi Arabia. Dust is often characterized by its mineral and chemical composition, but there is a microbiological component of natural aerosols which has received comparatively little attention. Moreover, the amount of materials suspended in the atmosphere is highly variable from day to day. Thus, knowing the loads of dust and suspended microbes and its variability over the year is essential to understand the possible effects of dust on the Red Sea ecosystem. Here, we present the first estimates of dust and microbial loads at a coastal side on the Red Sea over a two-year period supplemented with information from dust samples collected along the Red Sea in offshore water and their variability. Weekly average dust loads ranged from 4.63 to 646.11 μg m-3, while the abundance of airborne prokaryotic cells and viral particles ranged from 31,457 to 608,333 cells m-3 and from 69,615.5 to 3,104,758 particles m-3, respectively. These are the first estimates of airborne microbial abundance that we are aware of in this region. The large number of dust particles and suspended microbes found in the air indicates that airborne microbes may have a large impact on our health and that of the Red Sea ecosystem.