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Omega-3 (n-3) polyunsaturated fatty acids (PUFAs), particularly docosahexaenoic acid (DHA), are required for the structure and function of the retina. They could also help to prevent or delay the development of retinopathies. Given the accumulating evidence showing the role of gut microbiota in regulating retinal physiology and host lipid metabolism, we evaluated the potential of long-term dietary supplementation with the Gram-positive bacterium Lacticaseibacillus helveticus strain VEL12193 to modulate the retinal n-3 PUFA content. A set of complementary approaches was used to study the impact of such a supplementation on the gut microbiota and host lipid/fatty acid (FA) metabolism. L. helveticus-supplementation was associated with a decrease in retinal saturated FAs (SFAs) and monounsaturated FAs (MUFAs) as well as an increase in retinal n-3 and omega-6 (n-6) PUFAs. Interestingly, supplementation with L. helveticus enriched the retina in C22:5n-3 (docosapentaenoic acid, DPA), C22:6n-3 (DHA), C18:2n-6 (linoleic acid, LA) and C20:3n-6 (dihomo gamma-linolenic acid, DGLA). Long-term consumption of L. helveticus also modulated gut microbiota composition and some changes in OTUs abundance correlated with the retinal FA content. This study provides a proof of concept that targeting the gut microbiota could be an effective strategy to modulate the retinal FA content, including that of protective n-3 PUFAs, thus opening paths for the design of novel preventive and/or therapeutical strategies for retinopathies.

Un seul gramme de sol peut contenir plusieurs millions de champignons microscopiques !Depuis un milliard d’années d’évolution et d’adaptations, le règne des champignons est un acteur incontournable de la biodiversité de notre planète. Les champignons sont souvent observés grâce à leurs sporophores qui se développent au-dessus du sol. Ces derniers représentent pourtant seulement la pointe de l’iceberg de leur diversité car les champignons sont en réalité majoritairement présents sous forme microscopique dans nos sols. Dans cet atlas, les auteurs, qui sont des chercheurs INRAE spécialistes en écologie microbienne et en sciences du sol, dévoilent une nouvelle vision des champignons. Ils ont réalisé le premier inventaire national complet des communautés de champignons du sol sur l’ensemble du territoire national. Ceci a été rendu possible grâce à l’utilisation des dernières technologies de séquençage massif de l’ADN environnemental sur les 2 200 sols du Réseau de mesures de la qualité des sols, couvrant l’ensemble de l’hexagone. Cet atlas synthétise l’ensemble des connaissances scientifiques et représente le premier guide naturaliste sur la distribution et l’écologie des communautés de champignons du sol à l’échelle de la France, à destination du grand public. Il cartographie l’abondance, la diversité et la composition des communautés de champignons du sol à grande échelle et permet d’identifier les paramètres de l’environnement (e.g., type de sol, climat, mode d’usage, géomorphologie) qui conditionnent cette distribution.Il aborde aussi plus précisément la distribution des grands taxa fongiques présents dans les sols français, permettant de mieux comprendre leur écologie en termes de sensibilité à certaines conditions environnementales et d’implication dans les grandes fonctions et services rendus par les sols. L’Atlas conclut par des démonstrations opérationnelles de l’utilisation des champignons en tant que bio-indicateurs de la qualité des sols pour évaluer l’impact et la durabilité de certaines pratiques agricoles, industrielles et urbaines. Un ouvrage unique, tant par le sujet traité que par des représentations originales permettant d’appréhender le monde mystérieux et incroyable de ce règne invisible des champignons du sol. L’ouvrage est en cours de rédaction, sa parution est prévue en début d’année 2024.

Soils are one of the major reservoirs of biological diversity on our planet, hosting a huge diversity of microorganisms. Numerous studies have demonstrated the role of microbial diversity in soil functions, such as nutrient cycling or pathogen management. Given the key role of soil microorganisms in the regulation of soil ecosystem functions, the environmental factors driving soil microbial diversity need to be understood. In France, we have the opportunity to benefit from a national soil survey (called the French Soil Quality Monitoring Network), which represents one of the most extensive and without a priori soil sampling survey available to date. Through several funded projects, we were able to decipher the spatial distribution of microbial diversity at the scale of France. These analyses provided extensive maps of microbial diversity, structure and composition and reveals the heterogeneous and spatially structured distribution of microbial communities at the nationwide scale. We also identified the ecological processes involved in the biogeographical patterns of microbial diversity, and develop co-occurring networks identified within the relative abundance of bacterial taxa dataset to the scale of France in order to better understand the processes involved in community assembly. From an operational point of view, innovative diagnosis tools were developed with obtained datasets, using statistical predictive models according to environmental parameters. They provide reference values fitted for a given pedoclimatic condition, which is to be compared to the corresponding measured data for a robust diagnosis of soil biological quality. These innovative tools allow a robust diagnosis of soil biological quality.

Additional file 3. Figure S2. Folder structure of BIOCOM-PIPE analysis.

Additional file 2. Figure S1. Folder structure of the BIOCOM-PIPE pipeline.

Additional file 5. Doc S2. Materials and methods, details.

Additional file 6. Figure S4. (A) Number of OTUs detected for the simulated dataset, with various pipelines and clustering thresholds. (B) Number of taxonomic groups detected for each taxonomic level (phylum, class, order, family, genus), with various pipelines and clustering thresholds.

Additional file 8. Figure S4. Boxplots of Shannon indexes for each land use type of the RMQS subsample. Figure S5. Boxplots of the inverse Simpson indexes for each land use type of the RMQS subsample.

Additional file 1. Doc S1. BIOCOM-PIPE user guide.

Additional file 4. Figure S3. Soil texture triangle of the RMQS subsample.

Additional file 7. Figure S5. (A) Number of detected chimera for the artificial mock dataset, with various pipelines. For BIOCOM-PIPE, both the Hunting step (H) and the Hunting-Recovering step (R) were given. (B) Number of OTUs (with and without singletons) detected, for the artificial mock dataset, with various pipelines. (C)Taxonomic composition for the artificial mock dataset, with various pipelines. The theoretical value was given as comparison.

National audience; Les nouvelles techniques de méta-omiques ont bouleversé le domaine de l’écologie microbienne, notamment grâce à l’apport des nouvelles techniques de séquençage à haut débit. Cette révolution a aussi été bénéfique en proposant des outils afin de mesurer et de réaliser des diagnostics de la qualité microbiologique des sols. Quels sont les bio-indicateurs utilisés ? Comment sont-ils étudiés et appliqués à grande échelle ? Dans cet article, seront présentées les différentes techniques de méta-omiques illustrées par des exemples validés ou en cours de validation ainsi que les développements futurs afin de répondre à l’enjeu essentiel d’une meilleure compréhension et préservation des sols.Abstact: New meta-omics techniques for diagnosis of soil microbial quality.The new meta-omics techniques have upset the field of microbial ecology, particularly due to the contribution of the new high-throughput sequencing technologies. This revolution has benefited from fundamental research point of view but also by giving access to tools dedicated to new measurements and to carry out soil microbial quality diagnosis. What are the bio-indicators used? How are they studied and applied on a large scale? This article will be focused on the different meta-omic techniques illustrated by valid or undergoing validation examples, as well as future developments in order to answer the essential challenge of a better understanding and preservation of the soil.

International audience

National audience

National audience; Les méthodes d’analyse métabarcoding (également appelées métagénomique ciblée ou amplicon) sontde plus en plus utilisées pour étudier la diversité des espèces présentes dans un écosystème (micro organismes,plantes, animaux). Le principe consiste à extraire l’ADN d’un échantillon environnemental puis à amplifier par PCR un fragment cible à l’aide d’un couple d’amorces prédéfini. Ces produits PCR, après ajouts de barcodes(oligonucléotides uniques pour chaque échantillon) et adaptateurs de séquençage, sont ensuite séquencés. Après le séquençage, les séquences sont triées par échantillon grâce aux barcodes puis assignées à des taxons par comparaison avec des séquences de référence. Beaucoup de méthodes et outils d’analyse ont été développés pour obtenir une vision la plus précise possible des écosystèmes étudiés. Les techniques de préparation puis d’analyse des échantillons dépendent de l’écosystème, des questions auxquelles on souhaite répondre et de la technologie de séquençage utilisée. Nous proposons des conseils issus de nos expériences, discussions et lectures bibliographiques afin de guider les lecteurs depuis la planification expérimentale jusqu’à l’analyse des données, en détaillant les points de vigilance à chaque étape.

National audience; À l'ère des Big Data, d’énormes quantités de données sont disponibles et constituent uneoccasion unique de développer des algorithmes de prédiction performants. En écologiemicrobienne, ce phénomène a joué un rôle majeur dans la façon dont nous abordons labiodiversité depuis l’apparition des NGS. L’étude des microbiomes environnementaux par lesoutils les méta-omiques a conduit à la découverte de nouveaux organismes, fournissant ainsiune source importante d’informations taxonomiques et fonctionnelles. L’un des futurs défis, estde réussir à associer une fonction à une diversité microbienne pour améliorer notrecompréhension des fonctions du microbiome (British Ecological Society, 2016). Bien quecertaines technologies renseignent sur les fonctions putatives ou réelles, elles restentfastidieuses et coûteuses à mettre en oeuvre. L’approche de metabarcoding est courammentutilisée pour obtenir des informations sur la diversité microbienne avec un coût très abordable,mais elle ne permet pas directement d’obtenir des informations sur les fonctions microbiennes.Deux solutions vivement débattues au sein de la communauté scientifique émergentactuellement pour tirer des informations fonctionnelles à partir d'un profil taxonomique : (i)l'inférence fonctionnelle et (ii) l'assignation de traits écologiques. Si la plupart des outilsdisponibles sont utilisables uniquement pour les procaryotes, comme PICRUSt le plus connu,d’autres alternatives existent afin d’étudier les eucaryotes et notamment les champignonscomme par exemple FUNGuild. Ainsi, nous présenterons un état de l’art des outils et méthodesdisponibles, illustrés par différents exemples permettant de faire le lien entre la diversité descommunautés et leurs fonctions ou traits écologiques en ciblant l’environnement sol.

International audience; 1.Environmental microbial communities are now widely studied using metabarcoding approaches, thanks to the democratization of high‐throughput DNA sequencing technologies. The massive number of reads produced with these technologies requires bioinformatic solutions to be treated. A key step in the analysis is to cluster reads into Operational Taxonomic Units (or OTUs) and thus reduce the amount of data for downstream analyses. Due to the important impact of the clustering method on the quantity and quality of OTUs, finding an equilibrium between the reliability and time‐consuming nature of the chosen strategy is a real challenge. The present article proposes a new post‐clustering tool called ReClustOR aimed at improving the stability and reliability of OTUs whatever the initial clustering method.2.We compared several clustering methods: a homemade de novo method, VSEARCH, Swarm, and ReClustOR associated with these three clustering methods, and the ESV definition, using two datasets (a simulated one and an environmental one). All methods were analyzed for their ability to efficiently describe microbial diversity in terms of alpha‐diversity, beta‐diversity and phylogeny.3.Dataset analysis showed that post‐clustering with ReClustOR improved OTU detection not only in terms of diversity, but also in terms of reliability and stability as compared to the initial clustering methods. More precisely, the post‐clustering step improved the congruence of the results (alpha‐diversity, beta‐diversity, composition) whatever the initial clustering method. Moreover, ReClustOR, by defining a database of centroids, precludes the need to re‐cluster all the reads each time when new reads are generated.4.ReClustOR is a new post‐clustering method that overcomes problems (OTU stability and reliability) associated with classical clustering methods and thereby increases the quality and the congruence of the reconstructed OTUs. Moreover, the OTU database defined with ReClustOR can be used as a reference gradually enriched by merging new studies and samples. In this way, huge datasets (e.g. the Earth Microbiome Project or the Tara Oceans project) can be used as references for other projects within their range of application, and increase the quality of comparisons among studies and datasets.

National audience; Although land use drives soil bacterial diversity and community structure, littleinformation about the bacterial interaction networks is available. Here, we investigatedbacterial co-occurrence networks in soils under different types of land use (forests, grasslands,crops and vineyards) by sampling 1798 sites in the French Soil Quality Monitoring Networkcovering all of France. An increase in bacterial richness was observed from forests tovineyards, whereas network complexity respectively decreased from 16,430 links to 2,046.However, the ratio of positive to negative links within the bacterial networks ranged from 2.9 inforests to 5.5 in vineyards. Networks structure was centered on the most connected genera(called hub), which belonged to Bacteroidetes in forest and grassland soils, but toActinobacteria in vineyard soils. Overall, our study revealed that soil perturbation due tointensive cropping reduces strongly the complexity of bacterial network although the richness isincreased. Moreover, the hub genera within the bacterial community shifted from copiotrophictaxa in forest soils to more oligotrophic taxa in agricultural soils.

Battle Karimi est post-doctorante dans l’UMR Agroécologie à l’INRA de Dijon et s’intéresse à l’écologie des communautés microbiennes. Elle a intégré l’équipe de recherche Biocom en 2016 afin d’analyser l’ensemble des données environnementales et microbiologiques issues du RMQS (Réseau de Mesures de la Qualité des Sols) et de les valoriser sous la forme du présent ouvrage. Elle a participé à la rédaction et à la mise en forme de la majeure partie de l’atlas, et a coordonné son avancement au sein de l’équipe d’auteurs.Nicolas Chemidlin-Prévost Bouré est maître de conférences en biologie des sols à AgroSup Dijon et membre de l’UMR Agroécologie. Spécialisé en écologie des communautés microbiennes de sol, il s’intéresse particulièrement à la biogéographie des micro-organismes, c’est-à-dire à leur distribution dans l’espace et dans le temps en lien avec les facteurs de l’environnement.Samuel Dequiedt est ingénieur d’étude à l’INRA de Dijon dans l’UMR Agroécologie.Expert dans la gestion des données et les analyses statistiques, il intervient dans les projets portant sur l’écologie microbienne à grande échelle (RMQS, paysages agricoles, etc.). Travaillant en collaboration avec les agriculteurs et les professionnels, il a acquis une expertise dans le transfert et la vulgarisation des connaissances sur l’écologie des micro-organismes et les outils de diagnostic de la qualité des sols.Sébastien Terrat est maître de Conférences à l’université de Bourgogne-Franche-Comté et membre de l’UMR Agroécologie. Spécialisé en écologie microbienne du sol et en bio-informatique,Lionel Ranjard est directeur de recherche à l’INRA de Dijon dans l’UMR Agroécologie. Il est spécialiste en écologie microbienne du sol et a coordonné depuis 2006 différents projets (ANR, ADEME, France Génomique, Eu) qui ont permis de développer la thématique de biogéographie microbienne par l’application des outils de métagénomique du sol sur le RMQS. Il a coordonné la publication de l’ouvrage avec la maison d’éditions Biotope.; International audience; Les sols abritent des communautés vivantes qui dépassent nos capacités de perception, par leur taille microscopique, mais aussi par leur incroyable foisonnement?: un seul gramme de sol peut contenir plusieurs milliards de bactéries et plusieurs millions de champignons?! Dans ce même gramme de sol, on peut distinguer entre 100?000 et un million d'espèces de bactéries... Rien dans notre environnement quotidien, si ce n'est un ciel étoilé, ne nous prépare à une pareille abondance et une telle diversité. Les chercheurs spécialistes de l'écologie microbienne de l'unité mixte de recherche " Agroécologie ", rattachée à l'INRA Bourgogne-Franche-Comté, ont réalisé un inventaire des communautés bactériennes des sols de France. Basé sur les techniques les plus en pointe de séquençage d'ADN, ce travail a débouché sur la réalisation de cet atlas qui nous offre un panorama de ces communautés bactériennes, nous sensibilisant à leur importance dans la qualité et la fertilité des sols. Un ouvrage unique tant par le sujet traité, que par des représentations originales qui nous permettent d'appréhender le monde bactérien des sols.

International audience; In the context of highly pressured agricultural production using low levels of inputs, cropping strategies could take advantage of existing plant-microbiome interactions that can improve both plant growth and health. We believe that plant genetics can provide some clues to better understand the mechanisms underlying microbiome recruitment by the plant.The aims of this work were (i) to assess plant genotype effect on the rhizosphere bacterial communities in relation to the plant nutritional strategies for a core collection of 155 genotypes of Medicago truncatula and (ii) to highlight the genetic determinisms potentially associated in these interactions. To achieve these aims, we developed a multidisciplinary approach where the plant growth and nutritional strategies were characterized using an ecophysiological framework, the rhizosphere bacterial communities were described using massive parallel sequencing, and the genetic determinisms were analysed using Genome-Wide-Association Studies. We observed a significant effect of the plant genotype and identified different groups of plant genotypes according to their nutritional strategies and to the structure and composition of their associated rhizosphere bacterial communities. To go further, we also highlighted loci linked to microbiome recruitment by the plant.First, we showed that plant genetics may provide the levers to manipulate soil microflora through plant microbiome recruitment. Then, this work demonstrates the importance of combining approaches from different disciplines to better unravel plant-microbiome interactions.

International audience; Microorganisms are extremely abundant and diverse in soils. Their huge diversity is central in soil functioning regarding the diversity of functions it supports (mineralization, detoxification, stability of soil…) and is more and more studied, especially in a context of increasing pressure on soil resources. Conversely to macroorganisms whose distribution on a wide scale has been studied for over a century, spatial scaling and determinism distribution of soil microorganisms on nationwide scale still needs to be documented, notably to decipher the environmental filters shaping these communities. communities were investigated at the scale of France to characterize their distribution, understand Over ten years, the soil microbial the ecological processes and the underlying environmental filters shaping their distribution, and predict their abundance and their biodiversity. This long-term study was based on the French Soil Quality Monitoring Network (2200 sites, RMQS), which is representative of soil and land-use diversity in France. On each RMQS site, soil microbial communities were investigated for their biomass, richness (bacteria and fungi), community composition and relative abundance of each taxa, notably by means of high-throughput sequencing techniques. Mapping these characteristics provided the first extensive referentials on soil microbial communities, demonstrating their heterogeneous and non-random distribution at the scale of France into biogeographical patterns (radius from 40 to 260 km). Examining the turnover of soil microbial community composition demonstrated it was similar for micro- and macroorganisms, conversely to standard postulates. This turnover was supported by two non-exclusive environmental selection and limited dispersal. Whatever the soil microbial characteristic (biomass, richness, community composition, taxa relative abundance), it was mainly determined by soil characteristics and land-use but the filters and their hierarchy changed with the characteristic considered. Based on these referentials; models were developed to predict soil microbial diversity over the whole France; and, for the first time, 16 microbial habitats were delineated according to their specific bacterial community and environmental context (soil parameters, land use, climate), and characterized for their bacterial interaction network. Gathered into the French Atlas of Soil bacteria, these findings support innovative tools to diagnose soil microbial quality.

Les microorganismes du sol sont les acteurs clés de nombreuses fonctions et services qui sont à la base de la qualité du sol et de son rôle dans la qualité de l’environnement mais aussi dans sa capacité à supporter une production végétale. Malgré ce rôle clé, nos connaissances sur la diversité et la composition des communautés microbiennes ainsi que l’impact des modes d’usages des sols sur ces communautés restent encore très incomplète. Une approche pour palier à ce manque de connaissances est d’étudier ces communautés microbiennes à grande échelle sur un grand nombre de sols et ceci grâce aux développements récents d’outils moléculaires qui permettent l'analyse en haut débit de la diversité microbienne. En France, une étude de ce type a été mené sur les sols du Réseau de Mesures de Qualité des Sols (RMQS) ce qui a permis d’améliorer significativement nos connaissances sur les processus impliqués dans la régulation de la diversité des communautés microbiennes et de mieux évaluer l’effet du mode d’usage des sols. De plus, cela a aussi permis d’élaborer le premier référentiel sur la diversité microbienne des sols français avec pour application le développement d’un diagnostic sur la qualité microbiologique des sols., Soil microorganisms are key players of the numerous functions and services provided by soil and more globally of the environment quality and plant productivity. Despite their pivotal role, our knowledge about the diversity and composition of soil microbial communities is relatively poor as well as the impact of land use on these communities. One of the promising strategy to fill this gap of knowledge aims at assessing soil microbial community on a large set of soils by using the recently developed molecular tools allowing the high throughput characterization of microbial diversity. In France, such an initiative has been conducted on the French Soil Quality Monitoring Network (Réseau de Mesures de la Qualité des Sols, RMQS in French), which has allowed the significant improvement of our understanding about the ecological processes regulating soil microbial diversity and about the impact of the different land uses

International audience; Preservation and sustainable use of soil biological communities represent major challenges in the current agroecological context. Indeed, most of soil ecosystem services results from biological functions particularly driven by taxonomic and functional assemblages of microbiological communities (i.e. nutrient cycling, soil aggregation, depollution, etc.). Consequently, soil microbial communities are logical candidates as effective indicators of soil quality and sustainability. But, good biological indicators must be associated with references that encompass an operating range of measured values that allow performing the desired diagnosis. Even if numerous studies have focused on soil microbial communities over the last two decades, due to the variety of ecosystems, sampling designs and methods, we still lack reference databases and diagnosis tools for the robust evaluation of agricultural practices impact on soil microbial communities To reach this goal, we used an extensive set of samples originated from the French Soil Quality Monitoring Network (RMQS). This monitoring network is based on a 16-km regular grid across the 550,000 km2 French territory representative of its pedoclimatic diversity. All sites have been geo-positioned with a precision