Décrypter les voies de signalisation des oxylipines lors des réponses de défense chez les macroalgues brunes

Deciphering the oxylipin signaling pathways during defense responses in brown macroalgae

• Auteur / Autrice : Qikun Xing
• Direction : Catherine Leblanc
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie marine
• Date : Soutenance le 25/06/2021
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la nature et de l'Homme - Évolution et écologie (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de biologie intégrative des modèles marins (Roscoff, Finistère ; 2014-....)
• Jury : Président / Présidente : Claire Gachon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gwenaël Piganeau, Georg Pohnert
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Debora Gasperini, Emmanuel Gaquerel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transcriptome

Dérivés

Acides gras insaturés

Biosynthèse

Métabolisme

Laminaria digitata

Résistance au stress

Algues marines

Mots clés libres

Algues brunes

Voie des oxylipines

Réponse de défense

Transcriptome

Métabolome

Saccharina latissima

Laminaria digitata

Brown algae

Oxylipin pathway

Defense response

Transcriptome

Metabolome

Saccharina latissima

Laminaria digitata

Résumé

Les oxylipines sont des composés oxygénés dérivés d'acides gras polyinsaturés (AGPI), présents chez de nombreux organismes. Chez les plantes et les animaux, ils ont des rôles signaux dans la croissance et en réponse à divers stress. Les algues brunes ont développé des voies de biosynthèse des oxylipines uniques, à partir des AGPI en C18 et C20. Cependant, le rôle et la régulation de ces voies y sont encore peu connus. Au cours de ma thèse, j'ai mené des analyses transcriptomiques à large échelle chez deux espèces d’algues brunes, Saccharina latissima et Laminaria digitata, lors d'interactions biotiques, en relation avec l'induction des voies des oxylipines. Ces analyses ont été conduites sur des algues cocultivées avec des endophytes et en réponse à l’élicitation par les oligoguluronates. Plusieurs gènes liés à la biosynthèse des oxylipines montrent des régulations différentes. Après l’élicitation, un gène codant potentiellement pour un cytochrome P450 (CYP) est surexprimé à 1 h et 12 h, suggérant une induction séquentielle des voies des oxylipines chez S. latissima. Des profilages métaboliques montrent l’accumulation précoces d’oxylipines issues de la voie des AGPI en C18 et suggèrent le rôle alternatif de composés dérivés des AGPI en C20. Enfin, le rôle biologique de plusieurs oxylipines et aldéhydes a été étudié sur la régulation de certains gènes cibles ou l'accumulation de composés putatifs de défense chez S. latissima et L. digitata. Les résultats de ces travaux ont permis de reconstruire partiellement les voies des oxylipines et de mieux comprendre leur régulation lors des réponses de défense chez les algues brunes.

Oxylipins are oxygenated compounds derived from polyunsaturated fatty acids (PUFAs), found in many organisms. In land plants and animals, they are known to have regulating roles in growth and in response to various stresses. Brown algae have developed unique oxylipin pathways, using both C18- and C20- type PUFAs. However, the role and regulation of oxylipin pathways during defense responses are largely unclear in brown algae. In my PhD thesis, I conducted large transcriptomic analyses in order to decipher the molecular responses of two kelps species, Saccharina latissima and Laminaria digitata during biotic interactions, in relationships with the induction of oxylipin pathways. The transcriptomic analysis was performed on a kelp-endophyte co-cultivation bioassay and oligoguluronate elicitation. Among differentially expressed genes, several genes putatively involved in oxylipin pathways were identified with diverse expression patterns. During the elicitation, one putative cytochrome P450 (CYP)-encoding gene was induced at 1 h and 12 h, suggesting that oxylipin pathways in S. latissima might be induced at least two times. The result of metabolite profiling showed an early production of putative C18 oxylipins and the putative alternative role of C20 oxylipin pathways during the elicitation. Finally, the biological function of several oxylipins and aldehydes were tested on targeted gene or metabolite inductions in S. latissima and L. digitata. Altogether, these results led to the partial reconstruction of oxylipin pathways and provide a better understanding of their regulation during defense responses in kelps.