Thèse soutenue le 18 décembre 2023 pour obtenir le grade de docteur de l'Université Grenoble Alpes - Spécialité : Biologie Végétale

Résumé :
Les microalgues englobent des organismes photosynthétiques unicellulaires dont la diversité couvre une large partie de l’arbre du vivant. Elles colonisent une large variété d’environnements et sont régulièrement soumises à de nombreux stress biotiques et abiotiques. En réponse à ces stress, des gouttelettes lipidiques (LD) peuvent être produites. Les LD sont des organelles composés d’un cœur hydrophobe, contenant majoritairement des triacylglycerols (TAG), délimité par une monocouche de glycérolipides dans laquelle de nombreuses protéines sont enchâssées. Les LD sont présentes dans quasiment tous les organismes vivants et sont impliquées dans des fonctions variées comme le stockage de carbone et de molécules riches en énergie, le remodelage de lipides membranaires, la synthèse et le stockage de molécules hydrophobes, le stockage de carbone ou de molécules riches en énergie… De plus en plus de fonctions leur sont attribuées et les LD sont désormais considérées comme des organelles à part entière, extrêmement dynamiques et douées d’une grande plasticité autant dans leur composition en lipides que dans le cortège protéique dont elles sont équipées.
La biogenèse des LD se fait à partir du système endomembranaire et sous contrôle de machineries moléculaires complexes. Dans ce processus, la protéine Seipin est un acteur majeur et a été caractérisée dans de nombreux organismes (plantes, animaux, levures). Cette protéine transmembranaire forme un oligomère inséré dans la membrane du réticulum endoplasmique et intervient au niveau fonctionnel sur différents aspects de la biogénèse de la LD. Elle est par exemple impliquée dans l’orientation du bourgeonnement de la LD, dans le contrôle de la taille des LD et dans le contrôle du flux de TAG dans la LD.
Chez la diatomée oléagineuse Phaeodactylum tricornutum, un isoforme de Seipin (PtSeipin) a été préalablement identifié ; les travaux présentés ici ont eu pour but de la caractériser fonctionnellement. En combinant des approches de prédictions de structure, de phylogénie, de microscopie, de lipidomique et de protéomique, nous avons pu mettre en évidence plusieurs caractéristiques uniques de PtSeipin. Nous avons pu constater que les Seipin de diatomées et plus généralement de stramenopiles sont phylogénétiquement plus proches de celles des animaux et des champignons que des plantes et des algues vertes. Nous avons également pu établir que la perte de fonction de PtSeipin aboutissait à un phénotype fort, avec la formation de LD surdimensionnées comme cela est observé chez d’autres espèces. En revanche, de manière tout à fait unique, nous avons observé une accumulation spectaculaire de TAG, notamment en situations de stress, ce qui suggère que des mécanismes de régulation supplémentaires et spécifiques sont impliqués dans la formation de la LD chez P. tricornutum. Enfin, l’analyse des protéomes de LD purifiées chez des mutants PtSeipin ont révélé notamment que la protéine StLDP, décrite comme la protéine majeure des LD, n’y est plus recrutée. Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives de recherche fondamentale, notamment dans la recherche de protéines partenaires de la Seipin et dans l’étude fine de ses domaines fonctionnels. En outre, ces résultats apportent également des éléments nouveaux dans la recherche appliquée aux domaines des biocarburants de dernière génération.

Jury :
Rapporteur : Xavier Prieur
Rapporteur : Philippe Soudant
Examinatrice : Corinne Mercier
Examinatrice :  Yonghua Li-Beisson
Directrice de thèse : Juliette Salvaing
Co-directeur de thèse : Éric Maréchal

Mots clés :
Seipin, Gouttelettes lipidiques, Lipides, Triacylglycérols, Diatomées, Microalgues