Regulation of photosynthetic cyclic electron transport and photo-production of hydrogen in Chlamydomonas reinhardtii

par Thi kieu van Dang

Thèse de doctorat en Microbiologie

Sous la direction de Gilles Peltier.

Le président du jury était Fabrice Rappaport.

Le jury était composé de Stefano Caffarri.

Les rapporteurs étaient Jeremy Pruvost, Pierre Cardol.

  • Titre traduit

    Régulation du transfert d' électrons photosynthétiques et de la photo-production d' hydrogène chez Chlamydomonas reinhardtii


  • Résumé

    Deux voies de transfert cyclique d’électrons ont été décrites chez l’algue verte C.reinhardtii, une implique (PGRL1 et PGR5), l’autre une NADP(H)-plastoquinone oxidoréductase (NDA2). Le TCE participerait à la génération d’ATP et donc à l’équilibration de la balance énergétique cellulaire. Pour mieux comprendre la contribution du TCE à la photosynthèse, différents mutants affectés du TCE ont été étudiés. Dans un premier temps, la photosynthèse et la croissance du mutant pgrl1 de C. reinhardtii déficient dans la voie de TCE PGRL1-dépendente ont été caractérisées. A l’état stationnaire, la productivité en biomasse du mutant est similaire à celle du sauvage, dans une large gamme d’intensités lumineuses et de concentrations en CO2. Basé sur les effets d’inhibiteurs de la respiration mitochondriale sur l’activité photosynthétique, il a été conclu que la coopération avec la respiration mitochondriale et de la photo-réduction d’O2 compensaient l’absence du TCE-PGRL1 dépendent. Cette compensation résulte en une productivité normale de biomasse chez le mutant à l’état stationnaire. Dans la deuxième partie de l’étude, une souche sur-exprimant la NDA2 chloroplastique a été étudiée. Une augmentation de l’activité de réduction non-photochimique des plastoquinones (PQ) en aérobiose et une vitesse de production d’H2 accrue par la voie indirecte en anaérobiose ont été notées. Il a été conclu que la production d’H2 par la voie indirecte est limitée par la capacité de réduction des PQ, soit du fait de la faible disponibilité des donneurs d’électrons, soit du fait d’une activité enzymatique de NDA2 limitée. Ceux-ci contribuerait à améliorer une production d’H2 durable.


  • Résumé

    Photosynthetic organisms have developed complex mechanisms to ensure an optimal match between the energy supplied and the metabolic demand. Among these mechanisms, cyclic electron flow around PSI (CEF) has been proposed to generate additional proton motive force and participate in the supply of extra ATP for photosynthesis. Two pathways of CEF have been described in the green alga C. reinhardtii, one involving PGRL1 (and PGR5), and the other a NAD(P)H-plastoquinone oxidoreductase (NDA2). In order to better understand the contribution of CEF to photosynthesis, different mutants affected in CEF components were studied. First, photosynthesis and growth performances of a knock-out C. reinhardtii mutant (pgrl1) deficient in PGRL1-mediated CEF have been characterized. Steady-state biomass productivity of the pgrl1 mutant was similar to its wild-type progenitor under a wide range of illumination and CO2 concentrations. From the effects of mitochondrial respiration inhibitors on photosynthesis, it was concluded that increased cooperation with mitochondrial respiration, and increased light-dependent O2 photo-reduction compensates for the absence of PGRL1-CEF. Second, a transplastomic strains over-expressing NDA2 was studied. An increased activity of non-photochemical reduction of plastoquinones (PQ) in aerobiosis and increased rate of H2 production by the indirect pathway in anaerobiosis were reported. It was concluded that activity of the indirect pathway of hydrogen production is limited by the non-photochemical reduction of PQ, either by the pool size of electron donors, or by the activity of NDA2. These data contribute to improvement for the sustainable production of hydrogen.


Il est disponible au sein de la bibliothèque de l'établissement de soutenance.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Informations

  • Détails : 1 vol. (150p.)
  • Annexes : Ref. bibliogr. p.119-139

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Aix-Marseille (Marseille. Luminy). Service commun de la documentation. Bibliothèque de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Bibliothèque : Université d'Aix-Marseille. Service commun de la documentation. Bibliothèque électronique.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.