Ecole Doctorale

Sciences de la Vie et de la Santé

Spécialité

Biologie-Santé - Spécialité Microbiologie

Etablissement

Aix-Marseille Université

Mots Clés

mutants de Chlamydomonas,huile de microalgues,métabolisme des lipides,α/β-hydrolase,gouttelette lipidique,cycle cellulaire,

Keywords

Chlamydomonas mutants,microalgal oil,lipid metabolism,α/β-hydrolase,lipid droplet,cell cycle,

Titre de thèse

Dynamique des réserves lipidiques chez la microalgue modèle Chlamydomonas reinhardtii
Dynamics of lipid reserves in the model microalga Chlamydomonas reinhardtii

Date

Lundi 27 Janvier 2020 à 14:00

Adresse

CEA Cadarache, 13108 Saint Paul lez Durance, Amphi Salle 120 Amphi Bât 120

Jury

Directeur de these Mme Yonghua LI-BEISSON Institut de Biosciences et Biotechnologies d'Aix-Marseille, UMR 7265 CEA - CNRS- Université Aix Marseille, CEA Cadarache
Rapporteur Mme Maeva SUBILEAU Département Sciences pour les Agro Bio Procédés, UMR IATE - Montpellier SupAgro, Halle de Biotechnologie
Rapporteur M. Denis COULON Laboratoire de Biogenèse Membranaire, UMR 5200 CNRS - Université de Bordeaux
Examinateur Mme Brigitte GONTERO-MEUNIER Bioénergétique et Ingénierie des Proteines (BIP02), UMR 7281 - CNRS

Résumé de la thèse

Dynamique des réserves lipidiques chez la microalgue modèle Chlamydomonas reinhardtii D'importants efforts de recherche ont été déployés pour domestiquer les microalgues afin de produire des biocarburants durables et d'autres composés à haute valeur ajoutée. Les conditions utilisées pour enrichir la biomasse de microalgues avec des réserves de carbone, triacylglycérols (TAG ou huiles) et l'amidon, cependant, nuisent gravement à la croissance cellulaire et compromettent donc la productivité. Le but de cette thèse est d’analyser le lien entre la division cellulaire et le stockage du carbone, ainsi que de comprendre la biogénèse des gouttelettes de lipides (LDs), le principal site subcellulaire de stockage des TAGs. Ainsi, nous avons d'abord étudié l'incompatibilité entre le stockage du carbone et la croissance cellulaire en caractérisant génétiquement et biochimiquement des mutants de Chlamydomonas reinhardtii dépourvus de protéine CDC5. Nous démontrons son implication dans le cycle cellulaire et montrons qu'un ralentissement de la division cellulaire entraîne un flux d'énergie et de carbone vers la synthèse des TAGs et de l'amidon sans arrêter la croissance cellulaire. Deuxièmement, nous avons identifié et caractérisé une α/β hydrolase putative (CrABHD1), l'une des principales protéines associées aux LDs chez Chlamydomonas. La protéine recombinante CrABHD1 purifiée chez Escherichia coli hydrolyse du lyso-DGTS pour produire un acide gras libre et une glycérol-N,N,N-triméthylhomosérine (GTH). Nous avons découvert une nouvelle protéine associée à la LD et démontré sa capacité à augmenter la teneur en lipides des microalgues, ce qui devrait avoir des implications importantes pour une bioéconomie plus verte. Mots clés : mutants de Chlamydomonas, huile de microalgues, métabolisme des lipids, α/β-hydrolase, gouttelette lipidique, cycle cellulaire.

Thesis resume

Dynamics of lipid reserves in the model microalga Chlamydomonas reinhardtii Large research efforts have been put to domesticate microalgae for production of sustainable biofuels and other valuable compounds. Triacylglycerols (TAGs, or oils) and starch are the major forms of carbon storage in green algal cells. However, the conditions used to enrich microalgal biomass with these carbon reserves severely undermine cell growth therefore compromising productivity. An economically viable production of lipids from microalgae requires a deeper and integrated understanding of lipid synthesis, storage and cell division. The goal of this thesis is to dissect the connection between cell division and carbon storage, and to understand the biogenesis of the lipid droplet (LD), the major subcellular site where TAGs are stored. Toward this goal, we first investigated the incompatibility between carbon storage and cell growth. By characterizing genetically and biochemically mutants of Chlamydomonas reinhardtii deficient in CDC5 protein, we demonstrate its implication in the cell cycle and show that a slowdown in cell division entails a diverted flow of energy and carbon towards the synthesis of TAGs and starch without arresting cell growth. Secondly, we identified and characterized a putative α/β-fold hydrolase (CrABHD1), one of the major proteins associated to LDs in Chlamydomonas. The CrABHD1 recombinant protein purified from Escherichia coli hydrolyzes lyso-DGTS to produce a free fatty acid and a glycerol-N,N,N-trimethylhomoserine (GTH). We have discovered a novel LD-associated protein and demonstrated its capacity in increasing lipid content in microalgae, which should have important implications for a greener bioeconomy. Keywords: Chlamydomonas mutants, microalgal oil, lipid metabolism, α/β-hydrolase, lipid droplet, cell cycle.