Thèse soutenue

Démêler l'architecture unique du transporteur de chloroplastes des algues diatomées Phaeodactylum tricornutum : aperçu des analyses informatiques et expérimentales
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Auteur / Autrice : Shun Liu
Direction : Chris BowlerRichard Dorrell
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Biologie
Date : Soutenance le 06/07/2023
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences du Végétal : du gène à l'écosystème
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de biologie de l'École normale supérieure (Paris ; 2010-....)
référent : Faculté des sciences d'Orsay
graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Biosphera (2020-....)
Jury : Président / Présidente : Catherine de Vitry
Examinateurs / Examinatrices : Ellen Nisbet, Benoît Schoefs, Éric Maréchal
Rapporteurs / Rapporteuses : Ellen Nisbet, Benoît Schoefs

Résumé

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Les diatomées sont un contributeur clé à la photosynthèse marine. Les diatomées sont apparentées de loin aux plantes et possèdent des chloroplastes (plastes) d'origine rouge secondaire distincts des plastes primaires des plantes, avec un métabolisme associé mal compris. Ici, nous utilisons des données transcriptomiques, phylogénomiques et environnementales pour construire un atlas in silico des transporteurs de plastes prédits identifiés par des recherches à l'échelle du génome de l'espèce de diatomée modèle Phaeodactylum tricornutum. Notre analyse a conduit à la découverte d'un nouveau transporteur de la superfamille MFS, désormais appelé "Trans3". Le gène codant pour ce transporteur se trouve dans les espèces contenant des plastes rouges secondaires et montre une forte corrélation positive d'expression avec les gènes codés dans le génome mitochondrial de Phaeodactylum. À l'aide de la GFP auto-assemblée, nous avons localisé Trans3 au niveau de la membrane périplastidiale plastidiale (PPM). Nous avons généré trois mutants hétérozygotes Trans3 CRISPR-Cas9 probables qui montrent une réduction de 20 % de la croissance cellulaire et une teneur en photosystème I inférieure à celle des lignées témoins, ce qui implique qu'il joue un rôle important dans la croissance des cellules de diatomées et l'efficacité photosynthétique. Fait intéressant, nos lignées mutantes ont montré moins de sensibilité au stress d'appauvrissement en Fe que les témoins de vecteurs vides, ce que nous déduisons des données transcriptomiques pour se rapporter à une régulation à la hausse de l'expression de la synthèse des pigments et des voies liées au complexe de collecte de la lumière qui peuvent atténuer la photosensibilité knock-out à Fe épuisement. Enfin, compte tenu des données structurelles, nous suggérons que Trans3 fonctionne comme un transporteur de molybdate similaire à la protéine de transport de molybdate 2 (MOT2) trouvée dans Chlamydom onas, qui peut participer au transport du molybdate à travers les membranes plastidiales. Les mesures préliminaires indiquent que les mutants knock-out avaient des taux d'absorption de molybdate plus élevés que les témoins de vecteurs vides, bien que cela puisse être affecté par la disponibilité de NO3 et de Fe dans les milieux de croissance. Dans l'ensemble, ces données fournissent de nouvelles informations sur la manière dont les transporteurs de plastides contribuent au succès retentissant des diatomées dans l'océan moderne.