Integrating chytrid fungal parasites into plankton ecology: research gaps and needs

Chytridiomycota, often referred to as chytrids, can be virulent parasites with the potential to inflict mass mortalities on hosts, causing e.g. changes in phytoplankton size distributions and succession, and the delay or suppression of bloom events. Molecular environmental surveys have revealed an unexpectedly large diversity of chytrids across a wide range of aquatic ecosystems worldwide. As a result, scientific interest towards fungal parasites of phytoplankton has been gaining momentum in the past few years. Yet, we still know little about the ecology of chytrids, their life cycles, phylogeny, host specificity and range. Information on the contribution of chytrids to trophic interactions, as well as co‐evolutionary feedbacks of fungal parasitism on host populations is also limited. This paper synthesizes ideas stressing the multifaceted biological relevance of phytoplankton chytridiomycosis, resulting from discussions among an international team of chytrid researchers. It presents our view on the most pressing research needs for promoting the integration of chytrid fungi into aquatic ecology

Ecologie des chytrides parasites de la cyanobactérie Anabaena macrospora

Face to both the important anthropogenic input in nutrients and the global change, numerous authors predict that the cyanobacterial blooms will increase in relative abundance in aquatic ecosystems. An exhaustive knowledge of the driving biotic factors of the cyanobacterial dynamic is essential. In lakes, the most common fungal parasites of phytoplankton belong to the phylum Chytridyomycota (i.e. chytrids). The aim of the thesis was to investigate the fungal parasitism associated to the cyanobacterial blooms, particularly the ecology of chytrids parasitizing the filamentous cyanobacterial species Anabaena macrospora, in Lake Aydat (France). During two successive years (2010-2011), investigations on (i) the chytrid cycle of life of two chytrid species parasitizing A. macrospora, (ii) the impact of the fungal parasitism on the cyanobacterial bloom dynamic and (iii) driving factors of the host-parasite pairings dynamics have been led during two spatio-temporal surveys using high resolution sampling strategies. Moreover (iv) a double staining method based on a combination of CFW and SYTOX green for counting, identifying, and investigating the fecundity of phytoplankton fungal parasites and the putative relationships established between hosts and their fungal parasites has been developed. Results underlined the coexistence of two chytrids, Rhizosiphon crassum and R. akinetum, which have similar life cycles but differed in their infective regimes depending on the cellular niches offered by their host. R. crassum infected both vegetative cells and akinetes while R. akinetum infected only akinetes. A reconstruction of the developmental stages suggested that the life cycle of R.crassum was completed in about 3 days. By infecting akinetes, R. akinetum could reduce or modify the genetic structure of the cyanobacterial bloom of the following year. Furthermore, chytrids may reduce the length of filaments of Anabaena macrospora significantly by ‘‘mechanistic fragmentation’’ following infection. All these results suggest that chytrid parasitism is one of the driving factors involved in the decline of cyanobacterial blooms, by direct mortality of parasitized cells and indirectly by the mechanistic fragmentation, which could weaken the resistance of A. macrospora to grazing. Moreover, we underlined that the production of zoospore depends on the nutritional host quantity (host size) and quality (host phytoplanktonic group, host metabolism...). The decrease of the cyanobacterial active biomass, mechanistic fragmentation, and production of zoospores which exhibit a high nutritional quality for the zooplankton, established the chytrids as a real link between the inedible filamentous cyanobacteria, considered as trophic dead ends, and the higher trophic levels. Overall, we consider that the acquisition of our data places the chytrid parasitism as an important driving factor of the phytoplankton dynamic, allowing the inclusion of fungi and their main function (parasitism) in the energy and matter fluxes in the pelagic ecosystems.En raison des forçages anthropiques exercés sur les écosystèmes aquatiques et des effets des changements globaux présents et à venir, on s’attend à une augmentation de la fréquence et de l’intensité des proliférations cyanobactériennes lacustres. Une meilleure connaissance des facteurs biotiques, et notamment du parasitisme, impliqués dans le control des dynamiques cyanobactériennes semble essentielle. Il est désormais établi que les Chytridiomycota (chytrides) constituent les principaux pathogènes fongiques du phytoplancton. Ainsi, les travaux de recherche menés au cours de cette thèse ont eu pour objectif d’étudier le parasitisme fongique associé aux efflorescences cyanobactériennes, et plus précisément l’écologie des chytrides parasites de la cyanobactérie Anabaena macrospora, espèce filamenteuse présentant des proliférations massives et récurrentes dans le lac d’Aydat (France). Par la mise en place d’un schéma d’échantillonnage temporel et spatial à haute fréquence et prenant en compte deux années consécutives (2010 et 2011), nous avons pu (i) étudier les cycles de vie des deux espèces de parasites fongiques associées à A. macrospora, (ii) évaluer l’impact de ces parasites sur la dynamique de la population cyanobactérienne, et (iii) caractériser des facteurs contrôlant la dynamique des systèmes hôtes-parasites d’intérêt. De plus, (iv) afin de mettre en exergue les relations étroites existantes entre l’hôte et la production fongique associée, nous avons mis au point des protocoles méthodologiques permettant une analyse microscopique fine de l’hôte, des sporanges et de leur contenu en zoospores (fécondité des chytrides). Les résultats acquis mettent en évidence la coexistence de deux espèces de chytrides, Rhizosiphon crassum et R. akinetum, associées à A. macrospora. La reconstruction des cycles de vie par analyse d’images prises à partir d’échantillons naturels nous a permis de montrer que les deux chytrides présentaient une durée de leur cycle de vie similaire, et estimée à environ 3j. pour R. crassum. Cependant, ces deux espèces se différencient d’un point de vue fonctionnel en parasitant des types cellulaires distincts : R. crassum influence directement la biomasse active en parasitant les cellules végétatives, alors que R. akinetum parasite les cellules de résistances (akinètes) de A. macrospora. Cette dernière espèce peut donc avoir un impact sur le recrutement, la structure génétique et la variabilité interannuelle de la population hôte. Par ailleurs, outre leur impact direct, nous montrons que l’action des chytrides parasites peut aboutir à une fragmentation mécanique des filaments de A. macrospora, augmentant potentiellement la perte de biomasse cyanobactérienne par broutage. De plus, nous avons pu mettre en évidence que la production zoosporique des chytrides dépendait des ressources nutritives disponibles tant d’un point vue quantitatif (taille de l’hôte) que qualitatif (groupe phytoplanctonique parasité, métabolisme de l’hôte...). La réduction de la biomasse active de cyanobactéries, la fragmentation mécanique, ainsi que la production de zoospores dont la qualité nutritive pour le zooplancton a été démontrée, établissent les chytrides comme lien trophique entre les proliférations cyanobactériennes filamenteuses « inedible », considérée comme impasses trophiques, et les niveaux trophiques supérieurs. Enfin, l’ensemble des résultats acquis montre l’intérêt de prendre en compte, désormais, le rôle fonctionnel des champignons microscopiques parasites, notamment comme agents régulateurs direct et indirect du développement phytoplanctonique. Cette prise en compte permettrait, sans aucun doute, d’améliorer les modèles de transferts de matière et d’énergie qui transitent dans les écosystèmes aquatiques, dans le contexte général d’optimiser la gestion des plans d’eau

Next-generation sequencing (NGS) for assessment of microbial water quality: current progress, challenges, and future opportunities

Water quality is an emergent property of a complex system comprised of interacting microbial populations and introduced microbial and chemical contaminants. Studies leveraging next-generation sequencing (NGS) technologies are providing new insights into the ecology of microbially mediated processes that influence fresh water quality such as algal blooms, contaminant biodegradation, and pathogen dissemination. In addition, sequencing methods targeting small subunit (SSU) rRNA hypervariable regions have allowed identification of signature microbial species that serve as bioindicators for sewage contamination in these environments. Beyond amplicon sequencing, metagenomic and metatranscriptomic analyses of microbial communities in fresh water environments reveal the genetic capabilities and interplay of waterborne microorganisms, shedding light on the mechanisms for production and biodegradation of toxins and other contaminants. This review discusses the challenges and benefits of applying NGS-based methods to water quality research and assessment. We will consider the suitability and biases inherent in the application of NGS as a screening tool for assessment of biological risks and discuss the potential and limitations for direct quantitative interpretation of NGS data. Secondly, we will examine case studies from recent literature where NGS based methods have been applied to topics in water quality assessment, including development of bioindicators for sewage pollution and microbial source tracking, characterizing the distribution of toxin and antibiotic resistance genes in water samples, and investigating mechanisms of biodegradation of harmful pollutants that threaten water quality. Finally, we provide a short review of emerging NGS platforms and their potential applications to the next generation of water quality assessment tools.Singapore-MIT Alliance for Research and Technology. Center for Environmental Sensing and Modelin

Transition numérique et pratiques de recherche et d’enseignement supérieur en agronomie, environnement, alimentation et sciences vétérinaires à l’horizon 2040.

Pour citer ce document:Barzman M. (Coord.), Gerphagnon M. (Coord.), Mora O. (Coord.),Aubin-Houzelstein G., Bénard A., Martin C., Baron G.L, Bouchet F., Dibie-Barthélémy J., Gibrat J.F., Hodson S., Lhoste E., Moulier-Boutang Y., Perrot S., Phung F., Pichot C., Siné M., Venin T. 2019. Transition numérique et pratiques de recherche et d’enseignement supérieur en agronomie, environnement, alimentation et sciences vétérinaires à l’horizon 2040.INRA, France, 161pagesTransition numérique et pratiques de recherche et d’enseignement supérieur en agronomie, environnement, alimentation et sciences vétérinaires à l’horizon 2040

Notes for genera: basal clades of Fungi (including Aphelidiomycota, Basidiobolomycota, Blastocladiomycota, Calcarisporiellomycota, Caulochytriomycota, Chytridiomycota, Entomophthoromycota, Glomeromycota, Kickxellomycota, Monoblepharomycota, Mortierellomycota, Mucoromycota, Neocallimastigomycota, Olpidiomycota, Rozellomycota and Zoopagomycota)

Compared to the higher fungi (Dikarya), taxonomic and evolutionary studies on the basal clades of fungi are fewer in number. Thus, the generic boundaries and higher ranks in the basal clades of fungi are poorly known. Recent DNA based taxonomic studies have provided reliable and accurate information. It is therefore necessary to compile all available information since basal clades genera lack updated checklists or outlines. Recently, Tedersoo et al. (MycoKeys 13:1--20, 2016) accepted Aphelidiomycota and Rozellomycota in Fungal clade. Thus, we regard both these phyla as members in Kingdom Fungi. We accept 16 phyla in basal clades viz. Aphelidiomycota, Basidiobolomycota, Blastocladiomycota, Calcarisporiellomycota, Caulochytriomycota, Chytridiomycota, Entomophthoromycota, Glomeromycota, Kickxellomycota, Monoblepharomycota, Mortierellomycota, Mucoromycota, Neocallimastigomycota, Olpidiomycota, Rozellomycota and Zoopagomycota. Thus, 611 genera in 153 families, 43 orders and 18 classes are provided with details of classification, synonyms, life modes, distribution, recent literature and genomic data. Moreover, Catenariaceae Couch is proposed to be conserved, Cladochytriales Mozl.-Standr. is emended and the family Nephridiophagaceae is introduced

Calibration process and energy simulation of a building

In the current context of ongoing search for improvement of energy performance, the management of buildings’ energy performance has become a very important stake. Openergy aims to revolutionize the energy monitoring of buildings thanks to dynamic thermal simulation. The calibration of the simulation consists in adjusting different input parameters in order to have results close to reality. This convergence is generally guided by an expert of the field, but it aims to become automatic, in order to ease the use of the simulation. This method could even be adapted for energy mutualisation between different buildings

Ecology of chytrids parasitizing the cyanobacterium Anabaena macrospora

En raison des forçages anthropiques exercés sur les écosystèmes aquatiques et des effets des changements globaux présents et à venir, on s’attend à une augmentation de la fréquence et de l’intensité des proliférations cyanobactériennes lacustres. Une meilleure connaissance des facteurs biotiques, et notamment du parasitisme, impliqués dans le control des dynamiques cyanobactériennes semble essentielle. Il est désormais établi que les Chytridiomycota (chytrides) constituent les principaux pathogènes fongiques du phytoplancton. Ainsi, les travaux de recherche menés au cours de cette thèse ont eu pour objectif d’étudier le parasitisme fongique associé aux efflorescences cyanobactériennes, et plus précisément l’écologie des chytrides parasites de la cyanobactérie Anabaena macrospora, espèce filamenteuse présentant des proliférations massives et récurrentes dans le lac d’Aydat (France). Par la mise en place d’un schéma d’échantillonnage temporel et spatial à haute fréquence et prenant en compte deux années consécutives (2010 et 2011), nous avons pu (i) étudier les cycles de vie des deux espèces de parasites fongiques associées à A. macrospora, (ii) évaluer l’impact de ces parasites sur la dynamique de la population cyanobactérienne, et (iii) caractériser des facteurs contrôlant la dynamique des systèmes hôtes-parasites d’intérêt. De plus, (iv) afin de mettre en exergue les relations étroites existantes entre l’hôte et la production fongique associée, nous avons mis au point des protocoles méthodologiques permettant une analyse microscopique fine de l’hôte, des sporanges et de leur contenu en zoospores (fécondité des chytrides). Les résultats acquis mettent en évidence la coexistence de deux espèces de chytrides, Rhizosiphon crassum et R. akinetum, associées à A. macrospora. La reconstruction des cycles de vie par analyse d’images prises à partir d’échantillons naturels nous a permis de montrer que les deux chytrides présentaient une durée de leur cycle de vie similaire, et estimée à environ 3j. pour R. crassum. Cependant, ces deux espèces se différencient d’un point de vue fonctionnel en parasitant des types cellulaires distincts : R. crassum influence directement la biomasse active en parasitant les cellules végétatives, alors que R. akinetum parasite les cellules de résistances (akinètes) de A. macrospora. Cette dernière espèce peut donc avoir un impact sur le recrutement, la structure génétique et la variabilité interannuelle de la population hôte. Par ailleurs, outre leur impact direct, nous montrons que l’action des chytrides parasites peut aboutir à une fragmentation mécanique des filaments de A. macrospora, augmentant potentiellement la perte de biomasse cyanobactérienne par broutage. De plus, nous avons pu mettre en évidence que la production zoosporique des chytrides dépendait des ressources nutritives disponibles tant d’un point vue quantitatif (taille de l’hôte) que qualitatif (groupe phytoplanctonique parasité, métabolisme de l’hôte...). La réduction de la biomasse active de cyanobactéries, la fragmentation mécanique, ainsi que la production de zoospores dont la qualité nutritive pour le zooplancton a été démontrée, établissent les chytrides comme lien trophique entre les proliférations cyanobactériennes filamenteuses « inedible », considérée comme impasses trophiques, et les niveaux trophiques supérieurs. Enfin, l’ensemble des résultats acquis montre l’intérêt de prendre en compte, désormais, le rôle fonctionnel des champignons microscopiques parasites, notamment comme agents régulateurs direct et indirect du développement phytoplanctonique. Cette prise en compte permettrait, sans aucun doute, d’améliorer les modèles de transferts de matière et d’énergie qui transitent dans les écosystèmes aquatiques, dans le contexte général d’optimiser la gestion des plans d’eau.Face to both the important anthropogenic input in nutrients and the global change, numerous authors predict that the cyanobacterial blooms will increase in relative abundance in aquatic ecosystems. An exhaustive knowledge of the driving biotic factors of the cyanobacterial dynamic is essential. In lakes, the most common fungal parasites of phytoplankton belong to the phylum Chytridyomycota (i.e. chytrids). The aim of the thesis was to investigate the fungal parasitism associated to the cyanobacterial blooms, particularly the ecology of chytrids parasitizing the filamentous cyanobacterial species Anabaena macrospora, in Lake Aydat (France). During two successive years (2010-2011), investigations on (i) the chytrid cycle of life of two chytrid species parasitizing A. macrospora, (ii) the impact of the fungal parasitism on the cyanobacterial bloom dynamic and (iii) driving factors of the host-parasite pairings dynamics have been led during two spatio-temporal surveys using high resolution sampling strategies. Moreover (iv) a double staining method based on a combination of CFW and SYTOX green for counting, identifying, and investigating the fecundity of phytoplankton fungal parasites and the putative relationships established between hosts and their fungal parasites has been developed. Results underlined the coexistence of two chytrids, Rhizosiphon crassum and R. akinetum, which have similar life cycles but differed in their infective regimes depending on the cellular niches offered by their host. R. crassum infected both vegetative cells and akinetes while R. akinetum infected only akinetes. A reconstruction of the developmental stages suggested that the life cycle of R.crassum was completed in about 3 days. By infecting akinetes, R. akinetum could reduce or modify the genetic structure of the cyanobacterial bloom of the following year. Furthermore, chytrids may reduce the length of filaments of Anabaena macrospora significantly by ‘‘mechanistic fragmentation’’ following infection. All these results suggest that chytrid parasitism is one of the driving factors involved in the decline of cyanobacterial blooms, by direct mortality of parasitized cells and indirectly by the mechanistic fragmentation, which could weaken the resistance of A. macrospora to grazing. Moreover, we underlined that the production of zoospore depends on the nutritional host quantity (host size) and quality (host phytoplanktonic group, host metabolism...). The decrease of the cyanobacterial active biomass, mechanistic fragmentation, and production of zoospores which exhibit a high nutritional quality for the zooplankton, established the chytrids as a real link between the inedible filamentous cyanobacteria, considered as trophic dead ends, and the higher trophic levels. Overall, we consider that the acquisition of our data places the chytrid parasitism as an important driving factor of the phytoplankton dynamic, allowing the inclusion of fungi and their main function (parasitism) in the energy and matter fluxes in the pelagic ecosystems

Sewell (William H.) - Gens de métier et révolution, Le langage du travail de Ancien Régime 1848. Traduction française.

Gerphagnon Henri. Sewell (William H.) - Gens de métier et révolution, Le langage du travail de Ancien Régime 1848. Traduction française.. In: Revue française de science politique, 34ᵉ année, n°3, 1984. pp. 501-503

Sewell (William H.) - Gens de métier et révolution, Le langage du travail de Ancien Régime 1848. Traduction française.

Gerphagnon Henri. Sewell (William H.) - Gens de métier et révolution, Le langage du travail de Ancien Régime 1848. Traduction française.. In: Revue française de science politique, 34ᵉ année, n°3, 1984. pp. 501-503