Thèse soutenue le 30 novembre 2018 pour obtenir le grade de docteur de la Communauté Université Grenoble Alpes - Spécialité : Biologie végétale

Résumé :
De par leur qualité d’accumulation de triacylglycérol (TAG) sous forme de gouttelettes lipidiques (LD) lors de stress abiotiques, les microalgues oléagineuses se sont imposées comme des modèles d’études d’intérêt pour de nombreuses applications biotechnologiques (nutrition, chimie verte, biocarburants, santé humaine). Ces stress sont cependant responsables d’un arrêt de la croissance et de production de biomasse. Un criblage de petites molécules visant à favoriser l’accumulation de TAG chez la diatomée Phaeodactylum a mis en lumière 34 composés connus pour agir sur certaines voies métaboliques de signalisation. Une étude approfondie des effets du 17α-éthynylestradiol est proposée. La mise en lumières de composés ciblant les nucléotides cycliques et les oxylipines nous a conduit à réévaluer les effets du monoxyde d’azote (NO^.) et à détecter la présence d’isoprostanoïdes après un stress oxydant chez Phaeodactylum.
Les LD sont des structures conservées, des procaryotes jusqu’aux endosymbiontes secondaires, présentant un cœur hydrophobe entouré d’une monocouche de lipides polaires dans laquelle s’enchâssent des protéines de façon transitoire ou permanente. Ces protéines peuvent jouer un rôle structural ou être impliquées dans la biologie de la gouttelette. Après optimisation d’un protocole de purification, nous avons déterminé le glycérolipidome et le protéome de la LD de Phaeodactylum. Le cœur hydrophobe des LD est constitué uniquement de TAG entouré d’une monocouche de lipides polaires composée de phosphatidylcholine (PC), sulfoquinovosyldiacylglycérol (SQDG) et de deux espèces moléculaires (20:5-16:1 et 20:5-16:2) de DGTA, un bétaine lipide. Un stérol libre localisé probablement dans la monocouche, le brassicastérol, a été également détecté. Un enrichissement spécifique en β-carotène a été observé. Le protéome de la LD est composé de 86 protéines incluant notamment la LD-protéine StLDP, des acteurs du métabolisme, des protéines associées à des organites membranaires, au traitement de l’information génétique ou encore des chaperonnes impliquées dans le contrôle qualité des protéines. Ces travaux nous éclairent sur la biogenèse et la découverte de possibles nouvelles fonctionnalités de la LD de Phaeodactylum. Nous proposons un nouveau modèle architectural pour la LD nous interrogeant sur ses origines. Des perspectives d’études, pour la caractérisation fonctionnelle des acteurs protéiques de la LD et sur une relocalisation de la LD vers la membrane plasmique pour favoriser son extraction, sont proposées.

Jury :
Présidente : Christelle Breton
Rapporteur : Sébastien Baud
Rapporteur : Frédéric Carrière
Examinatrice : Yonghua Li-Beisson
Directeur de thèse : Eric Maréchal
Co-directeur de thèse : Yvon Jaillais

Mots clés :
Phaeodactylum, gouttelettes lipidiques, architecture, protéome, petites molécules, TAG