Caractérisation moléculaire de la transmission lumineuse vers l'horloge circadienne de la microalgue Ostreococcus tauri

Molecular characterization of light input to the circadian clock of the microalga Ostrococcus tauri

• Auteur / Autrice : El-batoul Djouani Tahri
• Direction : François-Yves Bouget
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Intégrative des Plantes
• Date : Soutenance le 21/11/2011
• Etablissement(s) : Montpellier 2
• Ecole(s) doctorale(s) : Systèmes Intégrés en Biologie, Agronomie, Géosciences, Hydrosciences, Environnement (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ARAGO - Observatoire océanologique de Banyuls
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François-Yves Bouget, Michel Lebrun, Angéla Falciatore, Frédéric Gaymard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Isabelle Carré, Frédéric Partensky

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lumière

Photorécepteurs (molécules)

Mots clés libres

Horloge circadienne

Ostreococcus tauri

Perception de la lumière

Photorecepteur

Circadian clock

Ostreococcus tauri

Light perception

Photoreceptor

Résumé

Les microalgues du phytoplancton sont exposées à des variations fréquentes et rapides de la qualité et de l'intensité spectrale en milieu marin. On peut donc supposer qu'il existe des mécanismes de photoperception spécifiques aux microalgues, différents de ceux identifiés chez les organismes terrestres. L'importance de l'horloge circadienne dans la transmission de l'information lumineuse et notamment la photopériode a largement été caractérisée chez plusieurs organismes modèles terrestres. Le principal objectif de ma thèse était d'étudier les régulations des gènes de l'horloge en réponse à la lumière, chez la microalgue Ostreococcus tauri. Le développement récent des techniques de génomique fonctionnelle chez cette microalgue eucaryote l'a promue comme un nouvel organisme modèle pour l'étude de mécanismes complexes tels que horloge circadienne. Mon étude s'est focalisée sur la caractérisation d'une voie de signalisation de type système à deux composants susceptible de transmettre le signal lumineux vers l'oscillateur central de l'horloge. J'ai étudié les régulations des principaux acteurs de l'horloge d'Ostreococcus par la lumière, et en particulier celles du gène TOC1. J'ai aussi caractérisé la protéine LOV-HK, un nouveau type de photorécepteur à la lumière bleue chez les eucaryotes, dont l'activité est requise pour le bon fonctionnement de l'horloge d'Ostreococcus. L'importance des régulations transcriptionnelles de TOC1 et de LOV-HK, ainsi que leurs fonctions dans l'oscillateur central ont été abordées par l'utilisation d'un promoteur inductible. Enfin, j'ai montré que LOV-HK et plus globalement l'horloge régulent la croissance cellulaire et la biomasse, démontrant leur rôle central dans le contrôle de la physiologie d'Ostreococcus tauri.

Light quality and intensity change frequently in the water column. Therefore marine microalgae are exposed to large changes in light spectrum. Photoperception mechanisms in microalgae are expected to differ from those of land plants since the marine environment has unique properties of light transmission. The focus of my PhD project concerns two mains topics, circadian clock regulation and photoperception in the microalga Ostreococcus tauri. In recent years, O. tauri has emerged as a promising model organism using functional genomics approaches to study complex processes such as the circadian clock regulations. My study was focused on the involvement of a two components system in light transmission to the circadian clock of Ostreococcus. I have studied the molecular mechanisms underlying the regulation of the core clock component TOC1. I have also characterized a novel eukaryotic blue light photoreceptor called LOV-HK, which regulates circadian clock function in Ostreococcus. Using an inducible promoter system to modulate the levels of TOC1 and LOV-HK, I have analyzed the importance of their transcriptional regulations in the clock. Finally, I have shown that LOV-HK and more generally the circadian clock, regulates cell growth and biomass in Ostreococcus tauri.