Soutenance de thèse de Yuanxue LIANG

Ecole Doctorale
Sciences de la Vie et de la Santé
Spécialité
Biologie-Santé - Spécialité Biologie Végétale
établissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
réserves carbonées,redox,metabolism,
Keywords
Carbon reserve,redox,metabolism,
Titre de thèse
Etude des sources de carbone et d’énergie pour la synthèse des lipides de stockage chez la microalgue verte modèle Chlamydomonas reinhardtii
Study of carbon and energy sources for storage lipid synthesis in model green microalga Chlamydomonas reinhardtii
Date
Jeudi 17 Janvier 2019 à 14:00
Adresse
Bat 120 CEA Cadarache 13108 St Paul lez Durance
Bat 120
Jury
Directeur de these Mme Yonghua LI-BEISSON CEA Cadarache, BIAM
Rapporteur Mme Claire REMACLE Université de Liège
Rapporteur M. David DAUVILLéE Univeristy of Lille
Examinateur M. Stefano CAFFARRI Aix marseille university

Résumé de la thèse

Etude des sources de carbone et d’énergie pour la synthèse des lipides de stockage chez la microalgue verte modèle Chlamydomonas reinhardtii Les triacylglycérols d'algues (TAG) représentent une source prometteuse de biocarburants. Les principales étapes de la synthèse des acides gras et du métabolisme du TAG des algues ont été déduites de celles des plantes terrestres, mais on en sait peu sur les sources de carbones et d’énergie intervenant dans la synthèse de lipides de réserve. Pour répondre à cette question, nous avons étudié la synthèse des acides gras chez l’algue modèle Chlamydomonas reinhardtii en utilisant une combinaison d'approches génétiques, biochimiques et microscopiques. Plus précisément, j'ai d'abord examiné la localisation subcellulaire de gouttelettes de lipides dans des cellules d'algues exposées à une forte lumière, conditions où une plus grande quantité de pouvoir réducteur est produite. J'ai ensuite contribué à mettre en évidence que la bêta-oxydation des acides gras est un processus peroxysomal, et que pendant une carence en azote réalisée en conditions photoautotrophe, des mutants dépourvus de la malate déshydrogénase 2 peroxysomale (mdh2) accumulent 50% plus TAG que les souches parentales. Ces résultats nous ont permis de mettre en évidence l'importance du contexte redox cellulaire sur la synthèse lipidique. Cette étude a également permis de révéler l’existence d'un échange d’énergie entre le peroxysome et le chloroplaste. Enfin, en caractérisant des mutants déficients dans la dégradation des acides aminés à chaîne ramifiée (BCAA), j'ai montré que le catabolisme des BCAAs joue un double rôle dans la synthèse de TAG en fournissant des précurseurs carbonés et de l'ATP. L'ensemble de ces travaux a mis en évidence l'existence d’interactions complexes entre le métabolisme du carbone et le métabolisme énergétique dans les cellules photosynthétiques, et ouvert de nouvelles pistes pour l'amélioration génétique future de souches d'algues pour la production de biocarburants.

Thesis resume

Study of carbon and energy sources for storage lipid synthesis in model green microalga Chlamydomonas reinhardtii Algal triacylglycerols (TAG) represent a promising source for biofuel. The major steps for fatty acid synthesis and TAG metabolism have been deduced based on that of land plants, but little is known about carbon and energy sources. To address this question, we investigated fatty acid synthesis in algal cells using a combination of genetic, biochemical and microscopic approaches in the model microalga Chlamydomonas reinhardtii. Specifically, I first examined subcellular localization of lipid droplets in algal cells exposed to high light, a condition favoring production of reducing power. Secondly, I contributed to put on evidence that the beta-oxidation of fatty acids is a peroxisomal process, and that during photoautotrophic nitrogen starvation, knock-out mutants of the peroxisomal malate dehydrogenase 2 (mdh2) made 50% more TAG than parental strains, highlighting the importance of cellular redox context on lipid synthesis. This study also revealed for the first time the occurrence of an energy trafficking pathway from peroxisome to chloroplast. And finally, by characterizing mutants defected in degradation of branched-chain amino acids (BCAAs), I showed that BCAA catabolism plays a dual role in TAG synthesis via providing carbon precursors and ATP. Taken together, this work highlighted the complex interplay between carbon and energy metabolism in green photosynthetic cells, and pointed future directions for genetic improvement of algal strains for biofuel productions.