Coline Meï
Étude des relations entre division cellulaire et métabolisme des triglycérides chez les plantes et les algues
Publié le 25 octobre 2016
Corps de texte 1
Thèse soutenue le 25 octobre 2016 pour obtenir le grade de Docteur de la Communauté Université Grenoble Alpes - Spécialité : Biologie Végétale
Résumé :
Trouver des solutions aux carburants fossiles est un des grands challenges du XXIème siècle. Les plantes et les microalgues sont capables de produire de l’huile, facilement convertible en biodiésel. Afin d’optimiser la production de biocarburant, il est essentiel de connaitre les mécanismes cellulaires menant à la formation de ces lipides de réserve aussi appelés TAG (Triacylglycérides). En condition physiologique, le flux de lipide est naturellement orienté vers la synthèse de lipides membranaires qui permettent de créer de nouvelles membranes lors de la division cellulaire. Le manque de nutriments disponibles est une condition souvent rencontrée par les végétaux terrestres et les microalgues. Chez ces dernières, lors d’une en carence d’azote, la croissance cellulaire est ralentie et les TAG s’accumulent. Le flux de lipides, normalement orienté vers la synthèse de nouvelles membranes, est-il alors basculé vers la synthèse des lipides de réserve?
Pour vérifier cette hypothèse, une gamme de composés connus pour arrêter la croissance cellulaire a été testée sur la plante supérieure
Arabidopsis thaliana selon une stratégie de génétique chimique. Quel que soit le traitement, l’inhibition de la croissance est toujours accompagnée par une augmentation de la teneur en TAG. Parmi les inhibiteurs, le méthotrexate, qui réprime l’enzyme dihydrofolate réductase impliquée dans le métabolisme C1, induit une augmentation des lipides de réserve jusqu’à 15 fois la valeur du contrôle. Ce traitement a été comparé à une carence en azote, qui dans nos conditions expérimentales, ralentie la croissance cellulaire et augmente d’un facteur 60 la teneur en TAG. L’analyse des profils lipidiques révèle que la déficience en azote engendre une diminution des classes de lipides membranaires -phospholipides et galactolipides, au profit des TAG, tandis que le traitement méthotrexate n’est pas associé à un remaniement membranaire. Néanmoins, les deux conditions partagent des similitudes, comme le taux d’insaturation des acides gras et l’expression des gènes des désaturases qui sont modifiés. La forte expression des gènes codant pour les Non Spécific Phospholipases C (NPC4/5), ainsi que des expériences de pulse-chase avec de la phosphatidylcholine (PC) marquée, ont mis en évidence que ce phospholipide est plus utilisé pour produire des TAG dans les deux traitements, qu’en condition contrôle. Afin d’évaluer plus finement l’importance des enzymes NPC4 et 5 dans le métabolisme d’accumulation des lipides de réserve, la construction de lignées mutantes d’A. thaliana (surexpresseur ou knock-out) a été amorcée. Les microalgues sont des modèles puissants pour les biocarburants de 3ème génération. Pour cette raison nous avons testé l’effet d’une déficience minérale et l’impact de différents inhibiteurs de croissance sur l’accumulation de TAG chez les algues marines
Phaeodactylum tricornutum et
Nannochloropsis gaditana. Les résultats préliminaires suggèrent que la sensibilité aux inhibiteurs peut être différente chez les microalgues et les plantes supérieures.
Jury :
Président : Pr Thomas Pfannschmidt
Rapporteur : Dr Sébastien Baud
Rapporteur : Dr Didier Marion
Examinateur : Dr Frédéric Domergue
Examinateur : Pr Dominique van der Straeten
Directeur de thèse : Dr Fabrice Rébeillé
Mots-clés :
Triacylglycérides, carence minérale, biocarburants de 3ème génération, lipidomique
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