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Valeria Villanova

Identification des mécanismes de la mixotrophie chez Phaeodactylum tricornutum

Publié le 12 septembre 2016


Thèse soutenue le 12 septembre 2016 pour obtenir le grade de Docteur de la Communauté Université Grenoble Alpes - Spécialité : Biologie Végétale

Résumé :
Les diatomées jouent un rôle primordial dans l'écologie de la planète, car elles sont responsables du 20-40% de la productivité mondiale d’oxygène. Elles figurent parmi les organismes à fort potentiel biotechnologique pour des applications biocarburant. Les diatomées sont des organismes symbiotiques issus de la fusion d'un ancêtre hétérotrophe avec une ou plusieurs micro-algues photosynthétiques. Grâce à cette histoire évolutive complexe, les diatomées ont un métabolisme très flexible. Comme la plupart des microalgues elles peuvent utiliser la photosynthèse pour leur croissance, mais aussi la mixotrophie, i.e. la capacité de croître en présence de lumière et d’une source de carbone réduit. L'utilisation simultanée de la photosynthèse et de la respiration peut augmenter la productivité de la biomasse des microalgues et réduire ainsi le coût de leur exploitation industrielle. Dans cette thèse j’ai étudié le mécanisme et les conséquences du métabolisme mixotrophique chez la diatomée modèle Phaeodactylum tricornutum. J’ai contribué à étudier le mécanisme moléculaire à la base des interactions énergétiques entre chloroplaste et mitochondrie. Dans ce travail, nous avons démontré que le NADPH généré dans le chloroplaste est exporté vers la mitochondrie pour générer de l’ATP requis pour la fixation du CO2 dans le chloroplaste. Cette interaction entre les deux organites cellulaires augmente la croissance des diatomées, et suggère que l'utilisation simultanée d’une source de carbone et de l'énergie lumineuse (mixotrophie) devrait augmenter la productivité de la biomasse chez les diatomées. Cette hypothèse a été testée dans la deuxième partie de ma thèse, où j’ai étudié les conséquences de la mixotrophie sur le métabolisme de Phaeodactylum. Grace à des approches métabolomique, transcriptomique, lipidomique et de physiologie j’ai contribué à éclaircir les principales voies métaboliques (métabolisme central, métabolisme des lipides, métabolisme des polymères de réserve) concernant la mixotrophie. Dans la dernière partie de ce travail j’ai optimisé les conditions de culture et la composition du milieu afin d’améliorer la productivité en croissance mixotrophe chez Phaeodactylum. Ce résultat a été validé dans des photobioréacteurs à l'échelle du laboratoire pour tester le potentiel de l'exploitation industrielle de cet organisme.

Jury :
Président : M. Thomas Pfannschmidt
Examinateur : M. Michel Goldschmidt-Clermont
Rapporteur : Mme Fayza Daboussi
Rapporteur : M. Thomas Morosinotto
Directeur de thèse : M. Giovanni Finazzi
Co-directeur de thèse : M. Julien Pagliardini

Mots-clés :
Diatomées,
mixotrophie, photosynthèse, chloroplaste, mitochondrie, respiration

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