Dissertations / Theses: 'Phaeodactylum tricornutum'

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Lin, Xin. "Charaterization of the Phaeodactylum tricornutum epigenome." Thesis, Paris 11, 2012. http://www.theses.fr/2012PA112235/document.

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Abstract:

La méthylation de l'ADN est l’une des marques épigénétiques les plus étudiées et est largement conservée. Mes travaux de thèse présentent le premier méthylome d'une diatomée marine P. tricornutum qui appartient à la famille des Stramenopiles. P. tricornutum présente une méthylation d’environ 6% qui est présente en mosaïque sur l’ensemble du génome. Une méthylation importante a été retrouvé chez les éléments transposables, en particulier les éléments amplifiés récemment de type Copia. L’analyse met en évidence plus de 320 gènes méthylés dans trois contextes génomiques différents : à proximité des éléments transposables, en grappes de gènes méthylés, et dans des gènes uniques. En outre, les gènes largement et complètement méthylés ont été trouvé fortement corrélés avec le silencing transcriptionnel et l'expression différentielle dans des conditions spécifiques. Enfin, il a été constaté que les gènes susceptibles d’avoir été acquis par transfert horizontal de gènes bactériens étaient préférentiellement insérés dans des régions riches en éléments transposables, ce qui suggère un mécanisme par lequel l'expression de gènes étrangers peut être tamponnée à la suite de leur insertion dans le génome. En résumé, P. tricornutum a une faible méthylation de l'ADN et une methylation relativement importante des éléments transposables et seulement quelques gènes méthylés. Ce premier méthylome d’une diatomée Stramenopile ajoute de manière significative à notre compréhension de l'évolution de la méthylation de l'ADN chez les eucaryotes. En ce qui concerne les modifications des histones, la distribution des marques H3K4me2, H3K9me2 et H3K27me3 a été examinée chez P. tricornutum. H3K4me2 est principalement associée à des gènes alors que les deux marques H3K9me2 et H3K27me3 ciblent principalement des éléments transposables. La répartition de H3K27me3 est inhabituelle et différente de ce qui a été observé chez les espèces modèles étudiées à ce jour. Les gènes marqués par H3K27me3 ont tendance à être faiblement exprimés et de façon différentielle. H3K27me3 et H3K9me2 ont tendance à co-marquer non seulement les éléments transposables méthylés, mais aussi des gènes fortement méthylés, ce qui semble être important pour le maintien du silencing des gènes différentiellement exprimés. L'analyse combinatoire de différentes marques d’histones et la méthylation de l'ADN nous a donné un aperçu du paysage de la chromatine chez les diatomées, et aidera à définir les caractéristiques structurales et fonctionnelles conservées
DNA methylation is the most extensively studied and widely conserved epigenetic mark. Here the first whole genome methylome from a stramenopile, the marine model diatom P. tricornutum is reported. In P. tricornutum, around 6% of the genome was methylated in a mosaic landscape. Extensive methylation in transposable elements (TEs), especially in recently amplified Copia-like elements was found. Over 320 genes were found methylated occurring in three different genomic contexts: in the proximity of TEs, in clusters of methylated genes, and in single genes. Furthermore, genes extensively and completely methylated correlated strongly with transcriptional silencing and differential expression under specific conditions. Finally, it was found that genes likely acquired by horizontal gene transfer from bacteria were preferentially inserted within TE-rich regions, suggesting a mechanism whereby the expression of foreign genes can be buffered following their insertion in the genome. In general, P. tricornutum has low DNA methylation with relatively extensive DNA methylation on TEs and a few methylated genes. This first Stramenopile methylome adds significantly to our understanding of the evolution of DNA methylation in eukaryotes. As for the histone modifications, genome wide distribution of H3K4me2, H3K9me2 and H3K27me3 were examined in P. tricornutum. H3K4me2 is mainly associated with genes while both H3K9me2 and H3K27me3 marks target mainly transposable elements (TEs). The distribution of H3K27me3 is unusual and different from what have been profiled in model species so far. The genes marked by H3K27me3 tend to be lowly and differentially expressed. H3K27me3 and H3K9me2 tend to co-mark not only methylated TEs but also heavily methylated genes, which appears to be important for maintaining the silencing of differentially expressed genes. The combinatorial analysis of different histone marks and DNA methylation gave us an overview of diatom chromatin landscapes, and will help to define conserved structural and functional features

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Singh, Dipali. "Genome scale metabolic modelling of Phaeodactylum tricornutum." Thesis, Oxford Brookes University, 2017. https://radar.brookes.ac.uk/radar/items/25847ffb-0605-4572-9165-a07c849f83c7/1/.

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Abstract:

Diatoms are photoautotrophic unicellular algae and are among the most abundant, adaptable and diverse marine phytoplankton. Their ability to synthesise lipid as a storage compound (20%-50% dry cell weight) makes them a potential sources of biofuel and high-value commodities such as ω fatty acids. However, diatoms have unique features in their biochemistry as compared to higher plants and hence, there is a prior need to understand diatom metabolism to enable physiological and genetic manipulation, and improve their strains. The present work involves construction and analysis of genome scale metabolic models (GSMs) of Phaeodactylum tricornutum, a model diatom, the characterisation of physiological properties and the identification of the potential strategies to optimise the lipid production. GSMs were constructed based on a previously published model and metabolic databases, and were analysed using structural modelling techniques to understand the metabolic responses at different environmental and physiological conditions. The model results suggest change in metabolic responses, mainly associated with the Calvin cycle, reductant transfer, photorespiration, TCA cycle, glyoxylate cycle, lipid metabolism, carbohydrate metabolism and energy dissipation mechanisms under changing environmental and physiological conditions. Carbon xation and triose-phosphate production can take place solely in the chloroplast, despite of differences in the localisation and regulation of the Calvin cycle enzymes as compared to higher plants. Further, model analysis suggests that lipid production in P. tricornutum increases both when exposed to high light and with the availability of glycerol. The potential metabolic routes for lipid production involves phosphoketolase pathway, threonine metabolism, recycling of glycolate and HCO3 fixation. Based on the model analysis, experiments were designed where cultures were exposed to high light, supplemented with HCO3 , under phototrophic and mixotrophic conditions. This resulted to an increase in biomass and lipid productivity. In addition, by revealing the potential metabolic routes involved with lipid production, our work also suggests possible targets for metabolic engineering that could divert carbon towards lipid production.

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Figueiredo, Bruna Flávia Henriques Tavares. "Carotenoids extraction from the microalga Phaeodactylum tricornutum." Master's thesis, Universidade de Aveiro, 2015. http://hdl.handle.net/10773/19136.

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Abstract:

Mestrado em Biotecnologia, ramo de Biotecnologia Industrial e Ambiental
Microalgae have been attracting a crescent attention regarding either the potential use of their biomass or the wide range of compounds of interest that they have in their constitution, which can be extracted and applied in several fields of industry, namely carotenoids and in particular fucoxanthin.. Fucoxanthin is a photosynthetic pigment, with numerous applications and benefits, namely in the human healthrelated domains, due to its high antioxidant properties, essential in the prevention and treatment of several diseases, such as cancer and cardiovascular diseases. Hereupon, the development of a feasible route for the production of carotenoids rich in fucoxanthin which could allow its commercialization is of utmost scientific, industrial and even social relevance. The Phaeodactylum tricornutum species is being reported as a relevant producer of fucoxanthin. Still, there are no economic feasible extraction methods for the carotenoids, and in particular fucoxanthin, considering their efficient obtainment with high purity levels. Thus, this work is aiming at the development of a sustainable and feasible production and extraction platform for the extraction of carotenoids (and fucoxanthin) from Phaeodactylum tricornutum. In this sense, a conventional methodology was optimized, as well as a novel extraction methodology based on alternative tensioactive solvents, exclusively in aqueous solution, namely common surfactants, copolymers and tensioactive ionic liquids. Regarding the alternative method developed, it was possible to achieve a final extraction of 32.67 mgcarotenoids/gbiomass with the ionic liquid [C18mim]Cl and 10.69 mgfucoxanthin/gbiomass with [C14mim]Cl, similar values or even superior when compared with those found for the conventional methodology. At the end, the achievement of fucoxanthin in its purest form is foreseen for further industrial application.
As microalgas têm vindo a despertar cada vez mais interesse pelas potencialidades de utilização da biomassa como um todo, quer pela diversidade de compostos de interesse que as constituem, com aplicações variadas, como é o caso dos carotenóides e, em particular, da fucoxantina. Fucoxantina é um pigmento fotossintético com inúmeras aplicações e benefícios, nomeadamente na área da saúde, pelasua elevada atividade antioxidante, importante na prevenção e tratamento de várias doenças, como o cancro e doenças cardiovasculares. Desta forma, é de interesse científico, industrial e mesmo social, o desenvolvimento de uma plataforma economicamente eficiente de produção e extração destes carotenóides que permitam o seu uso em larga escala, visando assim a sua aplicação industrial. Existem diversos estudos que apontam as microalgas como grandes produtoras deste pigmento, nomeadamente a espécie Phaeodactylum tricornutum. No entanto, os métodos de extração e purificação de carotenóides e em particular de fucoxantina que permitam a recuperação destes compostos com elevado grau de pureza são ainda algo deficitários, no que diz respeito ao seu elevado impacto económico e ambiental. Assim, o objetivo deste trabalho recai no desenvolvimento de uma plataforma rentável para produção e extração de carotenóides (e fucoxantina) a partir da microalga Phaeodactylum tricornutum. Para tal, o método de extração convencional foi otimizado, assim como foi desenvolvido um método de extração alternativo recorrendo ao uso de solventes alternativos com natureza tensioativa exclusivamente em solução aquosa, nomeadamente surfactantes comuns, copolímeros e líquidos iónicos tensioativos. A partir deste método alternativo foi possível extrair um total de 32.67 mgcarotenoides/gbiomassa com o [C18mim]Cl e 10.69 mgfucoxantina/gbiomassa com [C14mim]Cl, valores semelhantes ou mesmo superiores aos obtidos pelo método convencional.

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Kilian, Oliver. "Investigations on functional aspects of secondary endocytobiosis using the diatom Phaeodactylum tricornutum as a model organism." [S.l. : s.n.], 2004. http://deposit.ddb.de/cgi-bin/dokserv?idn=973266724.

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Dolch, Lina-Juana. "Glycerolipid metabolism and regulation in Phaeodactylum tricornutum and Nannochloropsis gaditana." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAV026/document.

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Abstract:

Phaeodactylum et Nannochloropsis sont des espèces photosynthétiques modèles pour le métabolisme des glycérolipides, se distinguant par un enrichissement en acides gras polyinsaturés à très longues chaînes (VLC-PUFA) et de grandes quantités en triacylglycérol (TAG). Les proportions des différents lipides sont influencées par des facteurs environnementaux. Nous avons caractérisé le remodelage lipidique chez Phaeodactylum en réponse à la carence en azote et en phosphate. Ces limitations en nutriments induisent une accumulation de TAG, exploitable comme biocarburant. Nous avons identifié de nouveaux composés induisant l'accumulation de TAG et étudié le rôle potentiel du monoxyde d’azote (NO•) dans la régulation du métabolisme lipidique. Nous avons montré qu’en fonction du site de production, le NO• était un signal émis lorsque les conditions de vie étaient critiques, déclenchant l'accumulation de TAG.Les VLC-PUFAs sont produits par des élongases et des désaturases localisées dans le RE. Nous avons identifié une nouvelle classe d’élongases d’acides gras saturés, agissant sur le 16:0, et appelées Δ0-ELO. Le knock out de Δ0-ELO1 de Nannochloropsis réduit le niveau du monogalactosyldiacylglycérol (MGDG), principal lipide des chloroplastes. Ce phénotype met en évidence le rôle de Δ0-ELO1 dans la «voie oméga» qui contrôle le trafic des VLC-PUFAs. Nous avons débuté une dissection de la «voie oméga» par des approches de génétique et des analyses du remodelage lipidique à basse température chez Nannochloropsis. Le diacylglycéryl hydroxyméthyltriméthyl-β-sérine (DGTS) apparaît comme le précurseur de base pour importer des VLC-PUFAs vers le chloroplaste, suivant une voie très régulée du DGTS au MGDG. De plus nous avons montré des fonctions possibles du MGDG et des VLC-PUFAs dans la photoprotection et la régulation de la fluidité membranaire latérale
Phaeodactylum and Nannochloropsis are photosynthetic model species for glycerolipid metabolism, standing out by an enrichment of very-long-chain polyunsaturated fatty acids (VLC-PUFAs) and high contents of neutral lipids such as triacylglycerol (TAG). Lipid profiles are influenced by environmental factors. We characterized the lipid remodelling occurring in Phaeodactylum in response to nitrogen and phosphate starvation. Nutrient limitations induce neutral lipid accumulation, which may be exploited as biofuels. We identified new triggers of TAG accumulation and investigated a potential role of nitric oxide (NO•) as second messenger in the regulation of neutral lipid levels. We conclude that in dependence of the production site, NO• serves as a signalling molecule for critical life conditions and thereby triggers TAG accumulation.VLC-PUFAs are produced by ER-located elongases and desaturases. We identified a novel class of elongases, called Δ0-ELOs, acting on saturated fatty acids, most importantly 16:0. Knock out of Δ0-ELO1 in Nannochloropsis resulted in reduced monogalactosyldiacylglycerol (MGDG) levels. MGDG is the major chloroplast lipid. This indicated a role of this initial elongase in fatty acid fate determination and thus in the elusive “omega pathway” for VLC-PUFA trafficking. We have started to investigate the “omega pathway” by reverse genetic approaches and analyses of low-temperature induced lipid remodelling in Nannochloropsis. Diacylglyceryl hydroxymethyltrimethyl-β-serine (DGTS) appears most likely at the base for the chloroplast import of VLC-PUFA, following a dynamically regulated DGTS-to-MGDG pathway. Additionally, we gave insights into possible functions of MGDG and VLC-PUFA in photoprotection and regulation of membrane fluidity

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Materna, Arne Christian. "Development of molecular tools in the diatom Phaeodactylum tricornutum." [S.l. : s.n.], 2006. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:352-opus-52997.

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Villanova, Valeria. "Identification du mécanisme de la mixotrophie chez Phaeodactylum tricornutum." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAV053/document.

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Abstract:

Les diatomées jouent un rôle primordial dans l'écologie de la planète, car elles sont responsables du 20-40% de la productivite mondial d’oxygène. Elles figurent parmi les organismes à fort potentiel biotechnologique pour des applications biocarburant. Les diatomées sont des organismes symbiotiques issus de la fusion d'un ancêtre hétérotrophe avec une ou plusieurs micro-algues photosynthétiques. Grace à cette histoire évolutive complexe, les diatomées ont un métabolisme très flexible. Comme la plus part des microalgues elles peuvent utiliser la photosynthèse pour leur croissance, mais aussi la mixotrophie, i.e. la capacité de croître en présence de lumière et d’une source de carbone réduit. L'utilisation simultanée de la photosynthèse et de la respiration peut augmenter la productivité de la biomasse des microalgues et réduire ainsi le coût de leur exploitation industrielle. Dans cette thèse j’ai étudié le mécanisme et les conséquences du métabolisme mixotrophique chez la diatomée modèle Phaeodactylum tricornutum. J’ai contribué à étudier le mécanisme moléculaire à la base des interactions énérgétiques entre chloroplaste et mitochondrie. Dans ce travail, nous avons démontré que le NADPH généré dans le chloroplaste est exporté vers la mitochondrie pour générer de l’ATP requis pour la fixation du CO2 dans le chloroplaste. Cette interaction entre les deux organites cellulaires augmente la croissance de diatomées, et suggère que l'utilisation simultanée d’une source de carbone et de l'énergie lumineuse (mixotrophie) devrait augmenter la productivité de la biomasse chez les diatomées. Cette hypothèse a été testée dans la deuxième partie de ma thèse, où j’ai etudié les conséquences de la mixotrophie sur le métabolisme de Phaeodactylum. Grace à une approche métabolomique, transcriptomique, lipidomiques et de physiologie j’ai contribué à éclaircir les principales voies métaboliques (métabolisme centrale, métabolisme des lipides, métabolisme des polymères de réserve) concerné la mixotrophie. Dans la dernière partie de ce travail j’ai optimisé les conditions de culture et la composition du milieu afin d’améliorer la productivité en croissance mixotrophe chez Phaeodactylum. Ce résultat a été validé dans des photobioréacteurs à l'échelle labo pour tester le potentiel de l'exploitation industrielle de cet organisme
Diatoms are photosynthetic organisms with a strong influence on the global biogeochemistry. Moreover, they are extremely interesting as potential feedstocks for the production of high-value molecules and biofuel. They are endosymbiotic organisms originated by the fusion of a heterotrophic ancestor with one or more photosynthetic microalgae. This has led to an extremely flexible cell metabolism. Like other microalgae, diatoms are able to grow in the presence of both light and of a reduced carbon source. The simultaneous use of photosynthesis and respiration can increase biomass productivity and reduce the energy cost of the industrial exploitation of diatoms.In this project, the mechanism and the consequences of mixotrophic metabolism have been studied in the model diatom Phaeodactylum tricornutum. In the first part, I have studied the molecular mechanism governing the interactions between chloroplast and mitochondrion. We have demonstrated that the NADPH generated in the plastid is exported to the mitochondrion to generate additional ATP, which, once back to the plastid, is used for carbon fixation. Overall, this work shows that the interaction between these two organelles increases carbon fixation and growth in diatoms. We hence suggest that the simultaneous use of carbon and light energy sources (i.e. mixotrophy) should enhance biomass productivity in diatoms. This hypothesis has been tested in the second part of my thesis, where I focused on the consequences of mixotrophy on metabolism. By combining metabolomic, transcriptomic, lipidomic and physiology approaches, I have contributed to elucidate the main pathways targeted by mixotrophy (central carbon, lipid and storage carbon metabolism). In the last part of this work, I have worked on improving the culture conditions and medium composition to boost microalgal productivity by mixotrophy. These conditions have been scaled-up in lab scale photobioreactors, revealing the industrial exploitation potential of Phaeodactylum

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Rastogi, Achal. "Phaeodactylum tricornutum genome and epigenome : characterization of natural variants." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016PSLEE048/document.

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Abstract:

Depuis la découverte de Phaeodactylum tricornutum par Bohlin en 1897, sa classification au sein de l'arbre de la vie a été controversée. En utilisant des morphotypes ovales et fusiformes Lewin a décrit en 1958 plusieurs traits caractéristiques de cette espèce rappelant la structure des diatomées mettant ainsi fin à la controverse sur la classification de P. tricornutum au sein des Bacillariophycées. Pour se faire, trois morphotypes (ovale, fusiforme et triradié) de Phaeodactylum tricornutum ont été observés. Au cours d’une centaine d’années environ, de 1908 à 2000, 10 souches de Phaeodactylum tricornutum (appelées écotypes) ont été collectées et stockées soit de manière axénique ou en l’état avec leur populations naturelles de bactéries dans les centres des ressources génétiques pour algues, cryo-préservées quand cela est possible. Divers outils cellulaires et moléculaires ont été établis pour disséquer et comprendre la physiologie et l'évolution de P. tricornutum, et/ou les diatomées en général. Grâce à des décennies de recherche et les efforts déployés par de nombreux laboratoires que P. tricornutum est aujourd’hui considérée comme une espèce modèle des diatomées. Le sujet de ma thèse traite majoritairement de la composition génétique et épigénétique du génome de P. tricornutum ainsi que de la diversité morphologique et physiologique sousjacente au sein des populations naturelles prospectées à différents endroits du globe. Pour se faire, j’ai généré les profils chromatiniens en utilisant différentes marques des modifications post-traductionnelles des histones (chapitres 1 et 2) et a également comparé la variation naturelle dans la distribution de certaines marques clés entre deux populations d’écotypes (chapitre 4). Nous avons également généré une carte de la diversité génétique à l’échelle du génome chez 10 écotypes de P. tricornutum révélant ainsi la présence d'un complexe d'espèces dans le genre Phaeodactylum comme la conséquence d’une hybridation ancienne (chapitre 3). Sur la base de nombreux rapports antérieurs et des observations similaires au sein de P. tricornutum, nous proposons l’hybridation naturelle comme une base solide et une possibilité plausible pour expliquer la diversité des espèces chez lest diatomées. De plus, nous avons mis à jour les annotations fonctionnelles et structurelles du génome de P. tricornutum (Phatr3, chapitre 2) et mis au point un algorithme de logiciel convivial pour aller chercher les cibles CRISPR du système d’édition du génome CRISPR / cas9 chez 13 génomes de phytoplancton incluant P. tricornutum (chapitre 5). Pour accomplir tout cela, j'ai utilisé diverses méthodes à la pointe de l’état de l’art comme la spectrométrie de masse, l’immunoprécipitation de la chromatine suivie de séquençage à haut débit ainsi que les séquençages du génome entier, de l'ARN et des protocoles d'édition du génome CRISPR et plusieurs logiciels / pipelines de calcul. Ainsi, le travail de thèse fournit une plate-forme complète qui pourra être utilisée à l’avenir pour des études épigénétiques, de génétiques moléculaires et fonctionnelles chez les diatomées en utilisant comme espèce modèle Phaeodactylum tricornutum. Ce travail est pionnier et représente une valeur ajoutée importante dans le domaine de la recherche sur les diatomées en répondant à des questions nouvelles ouvrant ainsi de nouveaux horizons à la recherche en particulier en épigénétique qui joue un rôle important mais pas encore assez apprécié dans le succès écologique des diatomées dans les océans actuels
Since the discovery of Phaeodactylum tricornutum by Bohlin in 1897, its classification within the tree of life has been controversial. It was in 1958 when Lewin, using oval and fusiform morphotypes, described multiple characteristic features of this species that resemble diatoms structure, the debate to whether classify P. tricornutum as a member of Bacillariophyceae was ended. To this point three morphotypes (oval, fusiform and triradiate) of Phaeodactylum tricornutum have been observed. Over the course of approximately 100 years, from 1908 till 2000, 10 strains of Phaeodactylum tricornutum (referred to asecotypes) have been collected and stored axenically as cryopreserved stocks at various stock centers. Various cellular and molecular tools have been established to dissect and understand the physiology and evolution of P. tricornutum, and/or diatoms in general. It is because of decades of research and efforts by many laboratories that now P. tricornutum is considered to be a model diatom species. My thesis majorly focuses in understanding the genetic and epigenetic makeup of P. tricornutum genome to decipher the underlying morphological and physiological diversity within different ecotype populations. To do so, I established the epigenetic landscape within P. tricornutum genome using various histone post-translational modification marks (chapter 1 and chapter 2) and also compared the natural variation in the distribution of some key histone PTMs between two ecotype populations (chapter 4). We also generated a genome-wide genetic diversity map across 10 ecotypes of P. tricornutum revealing the presence of a species-complex within the genus Phaeodactylum as aconsequence of ancient hybridization (Chapter 3). Based on the evidences from many previous reports and similar observations within P. tricornutum, we propose natural hybridization as a strong and potential foundation for explaining unprecedented species diversity within the diatom clade. Moreover, we updated the functional and structural annotations of P. tricornutum genome (Phatr3, chapter 2) and developed a user-friendly software algorithm to fetch CRISPR/Cas9 targets, which is a basis to perform knockout studies using CRISPR/Cas9 genome editing protocol, in 13 phytoplankton genomes including P. tricornutum (chapter 5). To accomplish all this, I used various state-of-the-art technologies like Mass-Spectrometry, ChIPsequencing, Whole genome sequencing, RNA sequencing, CRISPR genome editing protocols and several computational softwares/pipelines. In brief, the thesis work provides a comprehensive platform for future epigenetic, genetic and functional molecular studies in diatoms using Phaeodactylum tricornutum as a model. The work is an addon value to the current state of diatom research by answering questions that have never been asked before and opens a completely new horizon and demand of epigenetics research that underlie the ecological success of diatoms in modern-day ocean

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Rastogi, Achal. "Phaeodactylum tricornutum genome and epigenome : characterization of natural variants." Electronic Thesis or Diss., Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016PSLEE048.

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Abstract:

Depuis la découverte de Phaeodactylum tricornutum par Bohlin en 1897, sa classification au sein de l'arbre de la vie a été controversée. En utilisant des morphotypes ovales et fusiformes Lewin a décrit en 1958 plusieurs traits caractéristiques de cette espèce rappelant la structure des diatomées mettant ainsi fin à la controverse sur la classification de P. tricornutum au sein des Bacillariophycées. Pour se faire, trois morphotypes (ovale, fusiforme et triradié) de Phaeodactylum tricornutum ont été observés. Au cours d’une centaine d’années environ, de 1908 à 2000, 10 souches de Phaeodactylum tricornutum (appelées écotypes) ont été collectées et stockées soit de manière axénique ou en l’état avec leur populations naturelles de bactéries dans les centres des ressources génétiques pour algues, cryo-préservées quand cela est possible. Divers outils cellulaires et moléculaires ont été établis pour disséquer et comprendre la physiologie et l'évolution de P. tricornutum, et/ou les diatomées en général. Grâce à des décennies de recherche et les efforts déployés par de nombreux laboratoires que P. tricornutum est aujourd’hui considérée comme une espèce modèle des diatomées. Le sujet de ma thèse traite majoritairement de la composition génétique et épigénétique du génome de P. tricornutum ainsi que de la diversité morphologique et physiologique sousjacente au sein des populations naturelles prospectées à différents endroits du globe. Pour se faire, j’ai généré les profils chromatiniens en utilisant différentes marques des modifications post-traductionnelles des histones (chapitres 1 et 2) et a également comparé la variation naturelle dans la distribution de certaines marques clés entre deux populations d’écotypes (chapitre 4). Nous avons également généré une carte de la diversité génétique à l’échelle du génome chez 10 écotypes de P. tricornutum révélant ainsi la présence d'un complexe d'espèces dans le genre Phaeodactylum comme la conséquence d’une hybridation ancienne (chapitre 3). Sur la base de nombreux rapports antérieurs et des observations similaires au sein de P. tricornutum, nous proposons l’hybridation naturelle comme une base solide et une possibilité plausible pour expliquer la diversité des espèces chez lest diatomées. De plus, nous avons mis à jour les annotations fonctionnelles et structurelles du génome de P. tricornutum (Phatr3, chapitre 2) et mis au point un algorithme de logiciel convivial pour aller chercher les cibles CRISPR du système d’édition du génome CRISPR / cas9 chez 13 génomes de phytoplancton incluant P. tricornutum (chapitre 5). Pour accomplir tout cela, j'ai utilisé diverses méthodes à la pointe de l’état de l’art comme la spectrométrie de masse, l’immunoprécipitation de la chromatine suivie de séquençage à haut débit ainsi que les séquençages du génome entier, de l'ARN et des protocoles d'édition du génome CRISPR et plusieurs logiciels / pipelines de calcul. Ainsi, le travail de thèse fournit une plate-forme complète qui pourra être utilisée à l’avenir pour des études épigénétiques, de génétiques moléculaires et fonctionnelles chez les diatomées en utilisant comme espèce modèle Phaeodactylum tricornutum. Ce travail est pionnier et représente une valeur ajoutée importante dans le domaine de la recherche sur les diatomées en répondant à des questions nouvelles ouvrant ainsi de nouveaux horizons à la recherche en particulier en épigénétique qui joue un rôle important mais pas encore assez apprécié dans le succès écologique des diatomées dans les océans actuels
Since the discovery of Phaeodactylum tricornutum by Bohlin in 1897, its classification within the tree of life has been controversial. It was in 1958 when Lewin, using oval and fusiform morphotypes, described multiple characteristic features of this species that resemble diatoms structure, the debate to whether classify P. tricornutum as a member of Bacillariophyceae was ended. To this point three morphotypes (oval, fusiform and triradiate) of Phaeodactylum tricornutum have been observed. Over the course of approximately 100 years, from 1908 till 2000, 10 strains of Phaeodactylum tricornutum (referred to asecotypes) have been collected and stored axenically as cryopreserved stocks at various stock centers. Various cellular and molecular tools have been established to dissect and understand the physiology and evolution of P. tricornutum, and/or diatoms in general. It is because of decades of research and efforts by many laboratories that now P. tricornutum is considered to be a model diatom species. My thesis majorly focuses in understanding the genetic and epigenetic makeup of P. tricornutum genome to decipher the underlying morphological and physiological diversity within different ecotype populations. To do so, I established the epigenetic landscape within P. tricornutum genome using various histone post-translational modification marks (chapter 1 and chapter 2) and also compared the natural variation in the distribution of some key histone PTMs between two ecotype populations (chapter 4). We also generated a genome-wide genetic diversity map across 10 ecotypes of P. tricornutum revealing the presence of a species-complex within the genus Phaeodactylum as aconsequence of ancient hybridization (Chapter 3). Based on the evidences from many previous reports and similar observations within P. tricornutum, we propose natural hybridization as a strong and potential foundation for explaining unprecedented species diversity within the diatom clade. Moreover, we updated the functional and structural annotations of P. tricornutum genome (Phatr3, chapter 2) and developed a user-friendly software algorithm to fetch CRISPR/Cas9 targets, which is a basis to perform knockout studies using CRISPR/Cas9 genome editing protocol, in 13 phytoplankton genomes including P. tricornutum (chapter 5). To accomplish all this, I used various state-of-the-art technologies like Mass-Spectrometry, ChIPsequencing, Whole genome sequencing, RNA sequencing, CRISPR genome editing protocols and several computational softwares/pipelines. In brief, the thesis work provides a comprehensive platform for future epigenetic, genetic and functional molecular studies in diatoms using Phaeodactylum tricornutum as a model. The work is an addon value to the current state of diatom research by answering questions that have never been asked before and opens a completely new horizon and demand of epigenetics research that underlie the ecological success of diatoms in modern-day ocean

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Gaeta, Salvador Airton. "COMPARACAO DAS RESPOSTAS DE CRESCIMENTO E FOTOSSINTESE DE TRES CLONES DE PHAEODACTYLUM TRICORNUTUM." Universidade de São Paulo, 1985. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/21/21131/tde-16062010-145335/.

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Abstract:

Através de bioensaios estáticos fo-ram comparadas as taxas máximas de crescimento, razão de fotossintese em termos de clorofila-a e de célula, bem como o rendimento final de tres clones de Phaeodacty-tum tricornutum visando verificar uma possível existência de diferenças intraespe-cificas entre eles. Dois desses clones foram isolados a partir de amostras de Uba-tuba (U3, isolado em 1972 e U5 isolado em 1979) e um de Cananéia (Cl, isolado em 1980). Todos os resultados foram submeti-dos a uma análise de variância trifatorial e a uma anállse de agrupamento com a finlidade de discriminar as condições experimentais nas quais os tres clones diferi-ram significativamente em suas respostas fisiológicas. Durante a fase exponencial de crescimento os tres clones se apresen-taram com morfótipos fusiformes raramente se encontrando morfótipos ovóides e trir-radiados. O padrão das curvas de cresci -mento dos tres clones em diferentes temperaturas (16, 20, 240 C) e meios de cultu-ra (ASP 2, Erd-Schreiber, Guillard fl) não diferiu. Os resultados obtidos indicaram a existência de diferenças significativas nas taxas de crescimento e produti-vidade primária. Morfótipo ovóides for-mando grumos foram observados nos tres clones após a fase exponencial e de modo conspícuo no clone U5. Nas mesmas condi-ções, o clone Cl apresentou uma grande quantidade de grumos, com a forma de uma estrela, constituidos por morfótipos fusiformes unidos convergentemente por uma das extremidades de cada célula. Por outro lado, morfótipos trirradiados e cru-ciformes bem como formação de cadeias, só foram observados no clone U3.
A comparison of the maximum growth rates, primary productivity on chlorophyll -a and cell basis, and maximum yield achieved in batch culture of three clones of Phaeodactylum tricornutum has been carried out in order to cheek intraespecifie differences among them. Two of the clones were isolated from samples of Uba-tuba (U3, isolated in 1972 and U5, in 1979 ), while the third one was isolated from samples of Cananéia (C1, isolated in 1980). Three-way analysis of variance was accom-plished and cluster analysis was carried out to distinguish the experimental conditions in which the clones would show distinct physiological responses. During the log phase of growth the three clones usually presented fusiform type of cells. Never theless, rare oval and triradiate cells have been observed. The pattern of the growth curves submitted todifferent temperatures (16,20,24º C) and media (Guillard f1. Erd-Schreiber, ASP2) was the same for the three clones. The results indieated significant differenees in growth rates and primary productivity. Oval morphotypes in clusters have been observed in all clones after the log phase under exausted media. The clone U5 has exhibited this be haviour in a prominent way. Many star-shape clusters, constituted of fusiform morphotypes linked by one of the extremities of each cell were observed in clone Cl. Un the other hand, triradiate and cruciform cells, and the formation of chains, were observed only in clone U3.

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Desbois, Andrew P. "Antibacterial free fatty acids from the marine diatom, Phaeodactylum tricornutum." Thesis, St Andrews, 2008. http://hdl.handle.net/10023/568.

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Maumus, Florian. "Transcriptional and Epigenetic regulation in the marine diatom Phaeodactylum tricornutum." Phd thesis, Ecole Normale Supérieure de Paris - ENS Paris, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00475588.

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Abstract:

Les océans couvrent plus de 70% de la surface de la Terre (planète bleue) et la productivité primaire nette (PPN) marine est équivalente à celle terrestre. Alors qu‟il ne représente que 1% de la biomasse totale d‟organismes photosynthétiques de la planète, le phytoplancton est responsable d‟environ 45% de la PPN globale. Le terme phytoplancton décrit un assemblage polyphylétique comprenant des eucaryotes et procaryotes photosynthétiques dérivant avec les courants. Dans les océans contemporains, les diatomées constituent un groupe d‟eucaryotes unicellulaires autotrophes très abondant, responsable de 40% de la PPN marine. Les diatomées appartiennent à la lignée des straménopiles qui sont issus d‟un évènement d‟endosymbiose entre une algue rouge et un hôte hétérotrophe. Elles sont classifiées en deux groupes majeurs : les centriques qui son apparues il y a environ 200 millions d‟années (Ma), et les pennées qui ont évolué il y a environ 90 Ma. Deux génomes de diatomées ont récemment été séquencés : celui de la diatomée centrique Thalassiosira pseudonana (32 Mb), et celui de la diatomée pennée Phaeodactylum tricornutum (27 Mb). Mon sujet de doctorat s‟est focalisé sur l‟étude de différents aspects de la régulation de l‟expression génique ainsi que sur la dynamique et l‟évolution de ces génomes. L‟expression des gènes est régulée à différents niveaux: trancriptionel, post-transcriptionel, et épigénétique. Dans le cadre de mon doctorat, une étude de la régulation transcriptionelle chez les diatomées a été effectuée et comprend l‟identification et l‟analyse in silico des facteurs de transcription (FT). Cela a permis par exemple d‟établir qu‟une classe spécifique de FT, les Heat Shock Factors, sont particulièrement abondants chez les diatomées par rapport aux autres eucaryotes. L‟analyse de la représentation des FT identifiés dans différentes librairies d‟EST élaborées à partir de cultures ayant subi divers stress a permis de détecter certaines spécificités d‟expression. L‟évolution des génomes eucaryotes est largement impactée par les effets directs et secondaires des éléments transposables (ET) qui sont des éléments génétiques mobiles se trouvant dans le génome de la plupart des organismes. Dans le but d‟étudier la dynamique des génomes de diatomées, la recherche de différents types d‟ET a permis d‟établir qu‟une certaine classe, les rétrotransposons de type Copia, est la plus abondante dans ces génomes et constitue un part significativement plus importante du génome de P. tricornutum (5,8%) par rapport à T. pseudonana (1%). D‟autre part, des analyses phylogénitiques ont montré que les rétrotransposons de type copia forment deux classes distinctes et éloignées de la lignée Copia. L‟analyse de leurs niveaux d‟expression a montré que la transcription de deux éléments s‟active en réponse à des stress spécifiques comme la limitation en nitrate dans le milieu de culture. Cette activation est accompagnée par un hypométhylation de l‟ADN et l‟analyse de profils d‟insertions chez différents écotypes de P. tricornutum ainsi que l‟étude d‟autres phénomènes suggèrent que les rétrotransposons de type Copia ont joué un rôle important dans l‟évolution des diatomées. Mon grand intérêt pour les ET m‟a ensuite amené à chercher à les caractériser dans d‟autres génomes récemment séquencés tels celui de l‟algue brune Ectocarpus siliculosus. La recherche in silico de différents gènes codant des protéines capables d‟introduire ou de stabiliser des états épigénétiques telle que la modification des histones et la méthylation de l‟ADN a montré leur présence chez P. tricornutum ainsi que leurs particularités. La présence de certaines modifications d‟histones spécifiques d‟une conformation compacte ou ouverte de la chromatine dans le proteome de P. tricornutum a été montrée. De plus, la mise au point de la technique d‟immunoprécipitation de la chromatine chez P. tricornutum a permis d‟établir que les nucléosomes enrobés d‟éléments transposables étaient marqués par des modifications spécifiques. D‟autres expériences ont permis d‟établir que l‟ADN de différents types d‟éléments transposables est marqué par la méthylation de cytosines chez P. tricornutum. Une expérience permettant l‟analyse du profil de méthylation à l‟échelle de génome en utilisant une puce à ADN a été lancée et permettra de découvrir si certains gènes portent aussi des traces de méthylation. Enfin, les ARN interférents constituent un troisième mode de régulation de l‟expression se situant à l‟interface de la régulation transcriptionelle, post-transcriptionelle et épigénétique. Les mécanismes d‟interférences chez les diatomées ont été étudié par la recherche in silico d‟enzymes clés impliquées dans ce processus ainsi qu‟en établissant expérimentalement un lien direct avec la méthylation de l‟ADN.

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Khalyfa, Abdelnaby. "Extraction, purification and characterization of chlorophyllase from alga Phaeodactylum tricornutum." Thesis, McGill University, 1993. http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=41110.

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Abstract:

Biomass production of chlorophyllase of the marine alga (Phaeodactylum tricornutum) at the exponential and stationary stages was performed. The results demonstrated that the biomass yield at the stationary stage was three times that of the exponential stage. A procedure for the extraction and purification of chlorophylls from fresh spinach leaves, used as substrate, was also developed. Chlorophyllase was extracted from photosynthetic membranes of the disrupted cells and partially purified. The purification procedure resulted into 70-fold increase in enzyme activity. Further purification of the partially purified enzyme was performed, using preparative isoelectric focusing on Rotofor-Cell System. Three enzyme fractions, FI$ sp prime$, FII$ sp prime$, and FIII$ sp prime$ were separated, however, most of enzyme activity (84%) was located in fraction FII$ sp prime$. The partially purified chlorophyllase was further purified by native preparative gel electrophoresis on Prep-Cell System, which resulted into a single active fraction. The purified enzyme fraction was then subjected to further purification, using automated Fast Protein Liquid Chromatography (FPLC) System, on ion-exchange Mono Q HR 5/5 column. The purification procedure resulted into two well separated isozymes, FI$ sp prime$ and FII$ sp prime$. Enzyme fraction (FI$ sp prime$) showed the highest enzymatic activity compared to FII$ sp prime$. The homogeneity of each fraction was demonstrated by a single protein band on SDS-PAGE. The molecular weights of these fractions FI$ sp prime$ and FII$ sp prime$ were 67 kD and 66kD, respectively. The optimum pH for chlorophyllase activity fractions FI$ sp prime$, and FII$ sp prime$ were 8.0 and 8.3, respectively. The enzymatic fraction FI$ sp prime$ showed higher activity towards commercial purified chlorophyll b when it was compared to that with the crude chlorophyll, partially purified chlorophyll and commercial purified chlorophyll a. However, enzymatic fraction FI

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Pyszniak, Andrew M. (Andrew Michael). "Functional organization of the chloroplast in the diatom Phaeodactylum tricornutum." Thesis, McGill University, 1990. http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=60095.

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Abstract:

The technique of protein A-gold immunoelectron microscopy was used to determine the distributions of two photosynthetic complexes in the thylakoid membranes of the diatom Phaeodactylum tricornutum. The fucoxanthin-chlorophyll a/c light-harvesting complex, believed to be associated with photosystem II, was found to be equally distributed among appressed and unappressed membranes, whereas photosystem I was slightly more concentrated in the latter. These results suggest that in diatoms, the two photosystems and their associated light-harvesting complexes are essentially equally distributed on the two types of membranes, in marked contrast to the lateral heterogeneity observed in higher plants and green algae. Furthermore, it was expected that in P. tricornutum, the nuclear-coded proteins of the fucoxanthin-chlorophyll a/c light-harvesting complex would be present in the vesicles of the periplastidal reticulum, which were postulated to be involved in protein transport into chloroplasts. Immunolabelling results, however, indicated that these proteins were absent from the periplastidal vesicles.

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Serif, Manuel [Verfasser]. "Characterization of Aureochromes in the diatom Phaeodactylum tricornutum / Manuel Serif." Konstanz : Bibliothek der Universität Konstanz, 2017. http://d-nb.info/1171131739/34.

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Abida, Heni. "Characterization of lipid metabolism in the marine diatom Phaeodactylum tricornutum." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLS231.

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Abstract:

L’océan domine la surface de notre planète et joue un rôle majeur dans la régulation de notre biosphère. Par exemple, les microorganismes photosynthétiques vivant dans l’océan produisent 50% de l’oxygène que nous respirons tous les ans, et une grande partie de notre alimentation et des ressources minérales en proviennent. En cette époque de crise écologique liée à l’accumulation anthropogénique de gaz à effet de serre dans l’atmosphère, il est impératif de développer des énergies plus durables que les carburants fossiles. Le biodiesel pourrait être une source de carburant viable et durable pour remplacer le pétrodiesel mais jusque-là, nos efforts visant à produire des lipides à base de microalgues se sont essentiellement concentrés sur des algues vertes. Dans cette thèse je propose des méthodes pour mieux caractériser une autre catégorie de microalgue : les diatomées. Les diatomées sont une composante importante du phytoplancton et contribuent 40% de la production marine de biomasse primaire. Les diatomées accumulent des lipides en réponse à la carence en nutriments, et même si elles semblent accumuler tout autant de lipides que les microalgues vertes, les voies métaboliques menant à l’accumulation de lipides sont encore peu connues.Dans cette thèse je décris notre caractérisation du glycerolipidome de la diatomée modèle Phaeodactylum tricornutum ainsi que notre étude du remodelage de lipides suite à la carence d’azote ou de phosphate. Des accessions de P. tricornutum isolées dans différentes régions de l’océan ont aussi été étudiées afin de comparer leurs réponses au stress nutritif. Nous avons trouvé que la réponse métabolique menant à l’accumulation de lipides en carence d’azote ou de phosphate est différente. En effet, la carence en azote semble déclencher le recyclage des galactoglycerolipides chloroplastiques ainsi qu’une augmentation de la biosynthèse de novo d’acides gras, alors que la carence en phosphate est plus sévère car nous avons observé une accumulation plus significative de triacylglycerols ainsi que la déplétion totale des phospholipides. De plus, nous avons observé des réponses au stress différentes entre les accessions de P. tricornutum, et en particulier concernant leur capacité à accumuler des lipides. Nous proposons l’hypothèse que ces différences sont liées à leur aptitude à recycler du carbone issu de molécules de stockage non lipidiques.Des approches génomiques ont permis de nombreuses avancées pour mieux comprendre le métabolisme des lipides de microalgues mais notre compréhension des voies de biosynthèse de lipides chez les diatomées est encore limitée. Il y a eu diverses tentatives de caractérisation de la réponse au stress de carence par approche transcriptomique mais l’étude de ces données est incomplète du fait de l’annotation insuffisante des gènes encodant les voies métaboliques pertinentes. Ainsi, dans cette thèse je décris nos tentatives d’annotation de gènes impliqués dans le métabolisme des lipides de P. tricornutum ainsi que les approches d’ingénierie génétique visant à mieux caractériser certains de ces gènes. J’ai également utilisé notre nouvelle annotation de gènes impliqués dans le métabolisme des lipides pour effectuer une étude comparative de plusieurs transcriptomes de P. tricornutum en conditions de carence trouvés dans la littérature. J’ai ainsi pu produire une liste de gènes potentiellement impliqués dans l’accumulation de lipides. Enfin, nous avons pu utiliser ces données pour aider l’interprétation de données génomiques et transcriptomiques issues de la diatomée oléagineuse Fistulifera solaris afin de mieux comprendre comment elle accumule des quantités importantes de lipides pour des applications dans le secteur des biotechnologies et des bioénergies
The ocean dominates the surface of our planet and plays a major role in regulating the biosphere. For example, the microscopic photosynthetic organisms living in the ocean provide 50% of the oxygen we breathe every year, and much of our food and mineral resources are extracted from the ocean. In a time of ecological crisis linked to the accumulation of anthropogenic greenhouse gases in the atmosphere, we must investigate more sustainable energies than fossil fuels. Much attention has been given to biodiesel but so far most efforts to efficiently produce triacylglycerols in microalgae have focused on green algae. In this thesis I propose approaches to better understand another type of microalgae that is significantly divergent from green lineages: diatoms. Diatoms are a major phylum of phytoplankton in the ocean and account for 40% of marine primary productivity. While diatoms appear to be at least as effective as green algae for producing lipids, the fatty acid and glycerolipid biosynthetic pathways leading to their production have not yet been well characterized. Therefore, I propose to better characterize these pathways in the model diatom Phaeodactylum tricornutum in order to help unlock the potential of diatoms for lipid-based biotechnological applications.In this thesis, I discuss our attempts to establish a reference for the glycerolipidome of P. tricornutum and of our assessment of the lipid remodeling and accumulation that occurs in response to nitrogen- and phosphorus-starvation. A range of accessions of P. tricornutum isolated from different parts of the ocean were also examined to compare their responses to nutrient deprivation. We found that the metabolic response leading to lipid accumulation in different nutrient-deprived conditions are distinct. Nitrogen-deprivation appears to trigger the recycling of chloroplastic galactoglycerolipids as well as a strong increase in de novo fatty acid synthesis while the response to phosphorus-deprivation was more severe as we observed a higher triacylglycerol pool and the complete depletion of phospholipids. Furthermore, we observed several differences among accessions of P. tricornutum regarding their ability to accumulate triacylglycerol in response to nutrient starvation and propose the hypothesis that these differences are linked to their ability to recycle intracellular carbon from non-lipid storage molecules.Genome-enabled approaches have also allowed significant steps towards elucidating the lipid metabolism of microalgae in the past decade, but our understanding of diatom metabolic pathways is still limited compared to that of other microalgae and higher plants. There have been several attempts to characterize the stress response in P. tricornutum by using transcriptomic approaches but this data is difficult to exploit to its full potential without a better annotation of genes encoding the relevant pathways. Therefore, in this thesis I discuss our attempts to annotate P. tricornutum lipid metabolism genes. Based on this annotation I have attempted to better characterize a selection of genes by genetic engineering and have pursued a comparative study of several published transcriptomes of P. tricornutum in nutrient deprived conditions to produce a list of candidate genes likely to be involved in triacylglycerol accumulation. Finally, we used this data to help interpret genome and transcriptome data of the newly sequenced oleaginous diatom Fistulifera solaris to help understand how it accumulates unusually high amounts of triacylglycerol for applications in the biotechnology and bioenergy industry

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Casciaro, Valentina. "Effetto della carenza di Azoto su crescita e composizione di Phaeodactylum tricornutum." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2016. http://amslaurea.unibo.it/9762/.

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Abstract:

La diatomea presa in esame in questo studio è Phaeodactylum tricornutum, diatomea marina con simmetria pennata. L’interesse commerciale verso Phaeodactylum tricornutum nasce dal suo alto contenuto di acidi grassi polinsaturi (PUFA), tra cui troviamo alcuni omega 3, come l’acido eicosapentaenoico (EPA) e l’acido docosaesaenoico (DHA) e dalla quantità del polisaccaride di riserva prodotto, il β-1,3 glucano crisolaminarina. E’stata studiata la capacità dei β-1,3 glucani, in particolare della laminarina, di inibire l’attacco cellulare da parte di alcuni batteri dannosi per la salute umana. Anche i pigmenti accessori di questa diatomea in particolare il β-carotene (appartenente ai caroteni) e la fucoxantina (appartenente alle xantofille) possono essere impiegati nella nutraceutica. Negli studi svolti precedentemente sull’effetto di fattori ambientali sulla composizione di questa specie, è stata presa in considerazione solo la produzione di lipidi e non è mai stato seguito contemporaneamente l’andamento di lipidi e polisaccaridi: questo progetto di tesi prevede la valutazione della possibilità di ottenere colture di P. tricornutum ad alto contenuto sia polisaccaridico sia lipidico per applicazioni industriali. Tutto il lavoro di tesi si è svolto presso l’azienda Micoperi Blue Growth (MBG), nello stabilimento di Ortona (CH) in due fasi: nella prima fase l’esperimento è stato condotto in batch su piccola scala e la crescita e la composizione di P. tricornutum sono state seguite in due diversi terreni di coltura: uno ricco in azoto, denominato N, per mezzo del quale si è voluta incrementare la crescita e la biomassa ed uno a ridotto contenuto di azoto, denominato N/3, per indurre la produzione di lipidi e polisaccaridi. Ne è stata seguita la crescita per mezzo di misure di assorbanza, peso secco, pH, conta cellulare, determinazione dei macronutrienti ed è stata analizzata la composizione biochimica con determinazione dei composti polisaccaridici totali, determinazione qualitativa dei polisaccaridi, determinazione della clorofilla a, valutazione quantitativa e qualitativa dei lipidi. E' stato notato che la condizione con un contenuto polisaccaridico e lipidico maggiore è quella con un ridotto contenuto di azoto. Con la seconda fase si è voluto verificare la riproducibilità su larga scala di quanto notato nel primo esperimento in sistemi chiusi industriali. E’stata avviata una monocoltura di Phaeodactylum tricornutum in fotobioreattore (PBR) da 70L in semicontinuo e ne è stata monitorata la crescita misurando assorbanza, peso secco, pH, quantità di macronutrienti nel terreno; la composizione biochimica è stata valutata determinando i polisaccaridi totali e la loro composizione qualitativa, le proteine totali, i lipidi totali e la composizione qualitativa. In conclusione con questo lavoro si è visto il terreno migliore per la produzione di polisaccaridi e lipidi e le tempistiche di produzione in Phaeodactylum tricornutum, e in aggiunta, abbiamo dimostrato che sia contenuti che tempistiche sono riproducubili in un sistema industriale chiuso per produrre biomassa ad alto valore commerciale.

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SACHSE, MATTHIAS [Verfasser]. "Regulation of the Calvin cycle in the diatom Phaeodactylum tricornutum / Matthias Sachse." Konstanz : Bibliothek der Universität Konstanz, 2014. http://d-nb.info/1111562792/34.

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Ragni, Maria. "Circadian patterns in key physiological processes of the marine diatom Phaeodactylum tricornutum." Thesis, Open University, 2005. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.413803.

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Chrismadha, Tjandra. "Growth and lipid production of Phaeodactylum tricornutum bohlin in a tubular-photobioreactor." Thesis, Chrismadha, Tjandra (1993) Growth and lipid production of Phaeodactylum tricornutum bohlin in a tubular-photobioreactor. Masters by Research thesis, Murdoch University, 1993. https://researchrepository.murdoch.edu.au/id/eprint/51716/.

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Abstract:

The current demand on microalgae as a source of high nutritive food/feed and of various fine chemicals has led to a requirement of algal culture system with highly defined conditions to enhance the productivity and produce quality products. Tubular-photobioreactors are such a system. In this study a helical tubular-photobioreactor is used to study the diatom Phaeodactylum tricomutum Bohlin; an alga with a high eicosapentanoic acid [EPA; 20:5 (n-3) fatty acid] content. The alga was grown successfully in the tubular-photobioreactor with adequate mixing with a centrifugal pump, which did not damage the algal cells. In the reactor the algae are carbon limited, and C02 should be added to enhance the algal growth rate. Other factors, such as nutrients, temperature and irradiance have much smaller effect on the algal growth rate than C02 addition. The composition of Phaeodactylum tricomutum grown in the tubularphotobioreactor is 30 - 60 % protein, 13 - 42 % carbohydrate and 17 - 46% lipid. The major fatty acids are 14:0, 16:0, 16:1 and 20:5, and EPA make up 12 - 41 % of the total fatty acids. Various growth factors, including growth phase, nutrients, irradiance and temperature and 5 % C02 addition, markedly affect the algal organic composition and fatty acid composition. An increase in the lipid and EPA content was achieved with N-limitation, and as the N-hmitation did not significantly affect the algal growth rate and biomass output rate, the lipid and EPA productivity were enhanced. When growth condition do not significantly affect the algal lipid and EPA content, the lipid and EPA productivity are positively correlated with the growth rate and culture cell density, and the lipid and EPA productivity are enhanced at optimum conditions that support a high growth rate, such as optimum nutrient conditions, high irradiance and 5 % C02 aeration. This study suggest that there are two possible ways to enhance lipid and EPA production from Phaeodactylum tricomutum in the tubularphotobioreactor. Firstly by inducing culture conditions, such as N-limitation, that stimulate the lipid and EPA production without decreasing the algal growth rate and biomass concentration, and by providing the culture with optimum conditions to stimulate high growth rates, while the lipid and EPA content remained relatively constant, such as obtained with 5 % C02 aeration.

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Lupette, Josselin. "Développement, architecture et dynamique des gouttelettes lipidiques de la diatomée Phaeodactylum tricornutum." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAV039/document.

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Abstract:

De par leur qualité d’accumulation de triacylglycérol (TAG) sous forme de gouttelettes lipidiques (LDs) lors destress abiotiques, les microalgues oléagineuses se sont imposées comme des modèles d’études d’intérêt pour denombreuses applications biotechnologiques (nutrition, chimie verte, biocarburants, santé humaine). Ces stresssont cependant responsables d’un arrêt de la croissance et de production de biomasse. Un criblage de petitesmolécules visant à favoriser l’accumulation de TAG chez la diatomée Phaeodactylum a mis en lumière 34composés connus pour agir sur certaines voies métaboliques de signalisation. Une étude approfondie des effetsdu 17α-éthynylestradiol est proposée. La mise en lumières de composés ciblant les nucléotides cycliques et lesoxylipines nous a conduit à réévaluer les effets du monoxyde d’azote (NO.) et à détecter la présenced’isoprostanoïdes après un stress oxydant chez Phaeodactylum.Les LDs sont des structures conservées, des procaryotes jusqu’aux endosymbiontes secondaires, présentant uncoeur hydrophobe entouré d’une monocouche de lipides polaires dans laquelle s’enchâssent des protéines defaçon transitoire ou permanente. Ces protéines peuvent jouer un rôle structural ou être impliquées dans labiologie de la gouttelette. Après optimisation d’un protocole de purification, nous avons déterminé leglycérolipidome et le protéome de la LD de Phaeodactylum. Le coeur hydrophobe des LDs est constituéuniquement de TAG entouré d’une monocouche de lipides polaires composée de phosphatidylcholine (PC),sulfoquinovosyldiacylglycérol (SQDG) et de deux espèces moléculaires (20:5-16:1 et 20:5-16:2) de DGTA, unbétaine lipide. Un stérol libre localisé probablement dans la monocouche, le brassicastérol, a été égalementdétecté. Un enrichissement spécifique en β-carotène a été observé. Le protéome de la LD est composé de 86protéines incluant notamment la LD-protéine StLDP, des acteurs du métabolisme, des protéines associées à desorganites membranaires, au traitement de l’information génétique ou encore des chaperonnes impliquées dans lecontrôle qualité des protéines. Ces travaux nous éclairent sur la biogenèse et la découverte de possiblesnouvelles fonctionnalités de la LD de Phaeodactylum. Nous proposons un nouveau modèle architectural pour laLD nous interrogeant sur ses origines. Des perspectives d’études, pour la caractérisation fonctionnelle desacteurs protéiques de la LD et sur une relocalisation de la LD vers la membrane plasmique pour favoriser sonextraction, sont proposées
Due to their quality of triacylglycerol (TAG) content in the form of lipid droplets (LDs) accumulating upon abioticstresses, microalgae have emerged as models of interest for many biotechnological applications (nutrition, greenchemistry, biofuels, human health). These stresses, however, are responsible for a growth arrest and lowbiomass yield. A phenotypic screen of small molecules triggering TAG accumulation in Phaeodactylumhighlighted 34 compounds known to act on specific metabolic and signaling pathways. A detailed study of theeffects of 17α-ethynylestradiol is proposed. The identification of compounds interfering with cyclic nucleotides andoxylipins led us to re-evaluate the effects of nitric oxide (NO.) and to characterize the activity of isoprostanoidsafter oxidative stress in the diatom Phaeodactylum.LDs are subcellular structures, conserved from prokaryotes to secondary endosymbionts, containing ahydrophobic core surrounded by a monolayer of polar lipids to which proteins transiently or permanentlyassociate. These proteins may play a structural role or be involved in the function of the droplet. After optimizationof a purification protocol, we determined the glycerolipidome and the proteome of the LD of Phaeodactylum. Thehydrophobic core is only made of TAG surrounded by a monolayer of polar lipids consisting ofphosphatidylcholine (PC), sulfoquinovosyldiacylglycerol (SQDG) and two molecular species (20:5-16:1 and 20:5-16:2) of DGTA, a betaine lipid. A sterol probably located in the monolayer, brassicasterol, was also detected.Specific enrichment of β-carotene has been observed. The proteome of the LD is composed of 86 proteinsincluding most notably the LD-protein StLDP, metabolic actors, organelle membrane associated proteins, proteinsimplicated in the treatment of genetic information or chaperones involved in protein quality control. This thesisallows us a better understanding of the biogenesis and the discovery of possible new functionalities of thePhaeodactylum LD. We propose an architectural model for the LD, and address the question of its origins. Futureprospects on the functional characterization of LD proteins and relocation of LD to the plasma membrane topromote its extraction are proposed

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Simonazzi, Mara. "Crescita della diatomea Phaeodactylum tricornutum in acque reflue da impianto di digestione anaerobica." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2017. http://amslaurea.unibo.it/14763/.

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Abstract:

Negli ultimi decenni la coltivazione di microalghe ha ricevuto una crescente attenzione grazie alle potenziali applicazioni e ai settori commerciali di riferimento quali quello cosmetico e farmaceutico. Dalle microalghe è possibile estrarre composti ad alto valore aggiunto e la loro biomassa può essere impiegata nel settore alimentare o ulteriormente lavorata. Tuttavia la coltivazione di molte specie non è ancora sostenibile economicamente a causa degli alti costi di allestimento, gestione e raccolta della biomassa; molti studi si sono finora focalizzati sull’ottimizzazione della coltivazione valutando diverse strategie per poter ridurre questi costi. Di recente l’interesse della comunità scientifica si è spostato verso l’impiego di digestati liquidi (LDs), sottoprodotti della produzione industriale di biogas, come terreni di coltura per la crescita di microalghe; alcuni di questi reflui contengono nutrienti azotati e fosfati in concentrazioni simili a quelle dei terreni sintetici standard e potrebbero pertanto sostenere la crescita microalgale. Gli studi svolti finora hanno però riguardato prove in laboratorio in condizioni controllate, mentre indagini approfondite su larga scala e all’aperto sono ancora scarse. Questo elaborato si pone come obiettivo quello di valutare l’impiego di una frazione di un digestato liquido come medium di coltura per P. tricornutum, una diatomea marina caratterizzata da un alto contenuto di proteine e capace di produrre elevate percentuali di acidi grassi polinsaturi fra cui l’EPA (acido eicosapentanoico) importante dal punto di vista commerciale. Una prima parte del lavoro è stata svolta in colture batch valutando il contributo di una diversa quantità di CO2 sulla crescita dell’alga; successivamente sono stati allestite colture in prototipi industriali quali fotobioreattori e vasche in serre sperimentali, confrontando la crescita e la composizione di P. tricornutum in tutti i sistemi studiati.

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Huang, Weichao [Verfasser]. "The molecular synthesis pathway of chrysolaminarin in the diatom Phaeodactylum tricornutum / Weichao Huang." Konstanz : Bibliothek der Universität Konstanz, 2018. http://d-nb.info/1156655986/34.

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Zhao, Xue. "Characterization of Post traslational modifications of histones in the model diatom Phaeodactylum tricornutum." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPASB035.

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Abstract:

Les diatomées sont l'un des groupes de phytoplancton les plus abondants dans les milieux aquatiques et les plus performants sur le plan écologique. Elles colonisent un large éventail d'habitats. Leur physiologie, leur plasticité et leur adaptation rapide aux différentes conditions environnementales les aident à dominer les océans d’aujourd’hui. Par rapport à la régulation génétique, les changements épigénétiques peuvent être flexibles et réversibles et les modifications des histones sont l'un des mécanismes épigénétiques qui peuvent avoir un impact sur l'expression des gènes. Phaeodactylum tricornutum (P. tricornutum) est l'une des espèces de diatomées modèles, également le premier organisme unicellulaire possédant un répertoire complet de modifications post-traductionnelles des histones, ce qui en fait une espèce idéale pour étudier la régulation épigénétique dans les organismes unicellulaires. Dans ce manuscrit de thèse, je me concentre sur les mécanismes de modification des histones chez P. tricornutum, en utilisant la méthode classique de génétique inverse par l’élimination des gènes candidats pour identifier l'enzyme catalytique qui est responsable du dépôt des modifications des histones. Les complexes de protéines du groupe Polycomb (PcG) sont des composants épigénétiques régulateurs conservés au cours de l'évolution qui agissent de manière antagoniste avec les complexes Trithorax (TrxG) pour réguler les gènes qui sont impliqués dans la différenciation et le développement des cellules. Dans le premier chapitre, nous avons étudié la diversité des gènes PcG et TrxG chez les espèces unicellulaires marines, nous rapportons pour la première fois la corrélation entre ces modificateurs épigénétiques et les facteurs de l’environnement, et nous avons également souligné le schéma unique de co-occurrence des marques d'histones chez P. tricornutum. Sur la base de ces découvertes, une étude plus approfondie dans les chapitres deux et trois s'est concentrée sur deux complexes PcG, PRC2 et PRC1. Au total, trois composants principaux ont été identifiés dans les complexes PRC1 et PRC2 respectivement. La deuxième partie du manuscrit de la thèse a exploré la fonction unique de PRC2 et de la marque associée H3K27me3 que je rapporte liée à la morphologie dans P. tricornutum. Le troisième chapitre traite de l’interaction entre H3K27me3 et H2AK119Ubi qui est déposée par le complexe PRC1. Le dernier chapitre décrit une nouvelle modification d'histone détectée chez P. tricornutum. Il est intéressant de noter que cette modification a été trouvée conservée chez les eucaryotes et le dernier chapitre rapporte la caractérisation de cette nouvelle marque et l'identification de l'enzyme modifiant l'histone
Diatoms are one of the ecologically most successful eukaryotic phytoplankton in the world. They are abundant in a wide range of habitats, their physiology, plasticity and fast adaptation to different environmental conditions help them dominate modern Oceans. Compared to genetic regulation, epigenetic changes can be flexible and reversible and histone modifications are one of the epigenetic mechanisms which can impact gene expression. Phaeodactylum tricornutum (P. tricornutum) is one of the model diatom species, also the first unicellular organism with a full repertoire of post-translational modifications of histones, which makes it an ideal species to study epigenetic regulation in single celled organisms. In this thesis manuscript, I focus on histone modification mechanisms in P. tricornutum, utilize classical reverse genetic method: knockout of candidate genes to identify the catalytic enzyme which is responsible of the deposition of histone modifications. Polycomb group protein (PcG) complexes are evolutionarily conserved epigenetic regulatory components that act antagonistically with Trithorax (TrxG) complexes to regulate genes which are involved in cell differentiation and development. In the first chapter we investigated the diversity of PcG and TrxG genes in marine unicellular species, report the correlation of these epigenetic modifiers and environmental factor for the first time, also emphasise the unique co-occurrence pattern of histone marks in P. tricornutum. Based on those discoveries, further study with chapter two and three focused on two PcG complexes, PRC2 and PRC1. In total, three core components of PcG protein were identified in PRC1 and PRC2 complex respectively, the second part of thesis explored the unique function of PRC2 and its associated mark H3K27me3 which I report related to morphology in P. tricornutum. Chapter three discussed the crosstalk between H3K27me3 and H2AK119Ubi which is deposited by PRC1. The last chapter describes a novel histone modification detected in P. tricornutum was found conserved among eukaryotes. The last chapter reports the characterization of this novel mark and identification of the histone writer

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Garofalo, Alessia. "Ottimizzazione della produzione di polisaccaridi e lipidi nella diatomea marina Phaeodactylum tricornutum in coltura." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2017. http://amslaurea.unibo.it/12647/.

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Abstract:

Il lavoro sperimentale di questa tesi è stato condotto sulla coltivazione della diatomea Phaeodactylum tricornutum che grazie alla sua capacità di sintetizzare e di accumulare una elevata quantità di acidi grassi polinsaturi (PUFAs) ω-3 tra cui l’acido eicosapentanoico (EPA), ha un notevole interesse commerciale per la nutrizione umana. Il lavoro di tesi è stato svolto presso il Laboratorio di Biologia delle Alghe in due fasi sperimentali, nella prima, l’alga è stata coltivata usando un medium standard con due diversi rapporti molari N/P, valutando l’effetto della somministrazione di 1mg L-1 al giorno di CO2 sulla velocità di crescita e sulla composizione percentuale in termini di proteine polisaccaridi e lipidi della biomassa raccolta in fase stazionaria. I risultati ottenuti hanno mostrato che la somministrazione di CO2 durante la crescita dell’alga, determina un significativo incremento della biomassa algale ottenuta e una produzione maggiore di lipidi e polisaccaridi per cellula. Nella seconda fase sperimentale P.tricornutum è stata coltivata usando un refluo industriale con lo scopo di valutare la capacità dell’alga di rimozione dei componenti azotati e del fosforo per effettuare un processo di fitodepurazione e ridurre i costi dovuti all’impiego dei nutrienti nella coltivazione. I risultati ottenuti dimostrano che nel refluo l’alga presenta una velocità di crescita più elevata rispetto alle condizioni precedenti e, dopo la somministrazione di CO2, accumula una percentuale maggiore di proteine e di acidi grassi. In conclusione questi dati suggeriscono che l’utilizzo di un refluo industriale con la concomitante aggiunta di CO2 in basse concentrazioni nella coltivazione delle microalghe potrebbe ridurre i costi di produzione della biomassa su larga scala e consentirebbe di ottenere biomassa algale con un maggior valore commerciale.

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Seydoux, Claire. "Régulation de la photosynthèse par un transporteur de potassium chez la diatomée Phaeodactylum tricornutum." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. http://www.theses.fr/2020GRALV031.

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Abstract:

La lumière du soleil est la source d’énergie primaire sur dont dépendent directement ou indirectement tous les organismes pour leurs besoins métaboliques. Malgré les nombreux avantages de l’utilisation d’une source d’énergie abondante et inépuisable, la lumière est néanmoins intrinsèquement variable et intermittente. Afin de survivre, les organismes photosynthétiques doivent constamment adapter leur machinerie moléculaire de capture de la lumière, en particulier par l’induction de mécanismes de quenching non-photochimiques (NPQ). Le contrôle de l’équilibre entre photosynthèse et photoprotection s’effectue chez les plantes supérieures et les algues vertes par une régulation fine des composantes électrique et osmotique de la force proton motrice à travers la membrane des thylacoïdes. L’homéostasie ionique joue donc un rôle majeur dans la régulation de la photosynthèse. La modulation de la composition de la force proton motrice par des échangeurs ioniques est un moyen pour les organismes photosynthétiques de réguler efficacement l’induction du NPQ, c.à.d. en minimisant les pertes d’énergie tout en préservant la synthèse d’ATP.Les diatomées ont un rôle écologique primordial dans les océans, notamment par leur contribution à la mitigation du réchauffement climatique par leur rôle dans la pompe biogéochimique du carbone ou par leur rôle de source de nourriture pour l’ensemble de la vie marine. Nous avons montré chez la diatomée modèle Phaeodactylum tricornutum que le pH des thylacoïdes régule directement l’induction et la relaxation du NPQ. Nous avons ainsi affiné le modèle de la dynamique du NPQ chez P. tricornutum, où le contrôle cinétique du cycle des xanthophylles par le pH joue un rôle prépondérant.Nous avons identifié l’antiport proton/potassium KEA3 et déterminé qu’il est un régulateur important de la force proton motrice chez les diatomées. Par l’étude de mutants CRISPR-Cas9, nous avons observé que ce transporteur module le pH du lumen et ainsi permet d’adapter la réponse NPQ selon les conditions environnementales. KEA3 convertit la composante ΔpH de la force proton motrice en ΔΨ, et de ce fait n’induit aucune perte d’énergie et maintient donc la synthèse d’ATP
Sunlight is the inextinguishable primary energy source on which all living beings eventually rely on for their metabolic needs. In spite of the many advantages of light utilization, it conveys heavy, inherent burdens: intermittency and variability. In order to survive, photosynthetic organisms must constantly reshape their light harvesting machinery, in particular by inducing non-photochemical quenching (NPQ) mechanisms. Controlling the balance between photosynthesis and photoprotection is achieved in higher plants and green algae by a fine interplay between the electrical and the osmotic components of the thylakoid proton motive force. Ion homeostasis has therefore a key role in photosynthesis. Fine-tuning the composition of the proton motive force by specific ion exchange is a means for photosynthetic organisms to regulate NPQ induction efficiently, i.e. minimizing energy leaks and preserving ATP synthesis.Diatoms have a foremost ecological role in the global oceans, both as key contributors of the biogeochemical carbon pump and as feedstock for marine life. In diatoms, the molecular of NPQ are just starting to be identified. We have demonstrated, using the model organism Phaeodactylum tricornutum, that NPQ is univocally controlled by the pH component of the proton motive force. We were thus able to refine the current model for NPQ dynamics in P. tricornutum, with a preponderant role of the kinetic control of the xanthophyll cycle by pH.We have identified the K+/H+ antiporter KEA3 as a major regulator of the proton motive force in diatoms. Using a set of CRISPR-Cas9 constructed mutants, we have determined that this transporter is able to modulate the lumen pH and hence to adapt the NPQ response according to environmental conditions. KEA3 converts the ΔpH component of the proton motive force into ΔΨ, thereby not leading to any energy loss, i.e. maintaining the ATP output

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Yu, Guilan [Verfasser]. "The role of PEP Carboxylases for carbon fixation in the diatom Phaeodactylum tricornutum / Guilan Yu." Konstanz : KOPS Universität Konstanz, 2019. http://d-nb.info/1233203495/34.

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Helmersson, Katarina. "Effects of Microplastic Leachates on Phytoplankton : A Laboratory Study on Nodularia spumigena and Phaeodactylum tricornutum." Thesis, Luleå tekniska universitet, Institutionen för samhällsbyggnad och naturresurser, 2020. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:ltu:diva-79453.

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Randhir, Ankitha. "Phytosterol production from Phaeodactylum tricornutum: Insights into environmental conditions and their effect on gene expression." Thesis, Randhir, Ankitha (2020) Phytosterol production from Phaeodactylum tricornutum: Insights into environmental conditions and their effect on gene expression. PhD thesis, Murdoch University, 2020. https://researchrepository.murdoch.edu.au/id/eprint/60932/.

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Abstract:

Phytosterols are known to have cholesterol-lowering, anti-inflammatory, anti-cancer, anti-atherogenic, neuro modulatory and neuro-protective activities which has led to their use in the pharmaceutical, neutraceutical and functional food industries. Higher plants are the current commercial source of phytosterols. Production of the oil obtained from higher plants may not be able to keep up with probable increases in phytosterol demand. Additionally, the extensive need for agricultural land and freshwater to grow higher plants to obtain phytosterols is not sustainable and hence there is a need for an alternate source. Microalgae produce phytosterols that are reported to have the same efficacy as those isolated from higher plants making this a potential alternative source of these compounds. Previous studies have noted that phytosterol content and composition in microalgae changes based on light, nutrient concentrations, salinity and temperature. However, only a few studies have been carried out on microalgae focusing on the effects of these culture conditions on the phytosterol content. This information is essential to assess the potential of microalgae as an alternate commercial source of these important compounds. Phaeodactylum tricornutum is known to produce phytosterols of commercial interest such as brassicasterol and campesterol. In addition, the availability of whole-genome sequence data, a putative sterol biosynthetic pathway and well-established molecular techniques provides a unique opportunity to map changes in P. tricornutum culture to changes in gene expression. This makes P. tricornutum a suitable candidate for phytosterol production studies. At present, the sterol biosynthetic pathway in P. tricornutum has been proposed based on in silico analysis and is not fully validated. The proposed biosynthetic pathway indicates that enzymes delta 7-reductase and C22-desaturase are involved in the conversion of ergosterol to campesterol and campesterol to brassicasterol respectively. A methodology for determining the expression profile of the two genes coding for the enzymes delta 7-reductase and C22-desaturase was developed and used for monitoring. To the best of my knowledge, this is the first time that delta 7-reductase gene expression in P. tricornutum has been studied. To understand the influence of various culture parameters such as light, nutrient concentrations, salinity and temperature for improved phytosterol content in P. tricornutum, the culture was grown under a) white light and monochromic red light at 60, 160 and 260 μmol photons.m-2.s-1, b) nitrogen and phosphorus concentrations 2 (F) and 4 (2F) times higher than modified F/2 culture media, c) salinity levels of 25 and 35 g.L-1 NaCl, and d) culture temperatures of 15 and 25 °C. The relative gene expression of delta 7-reductase and C22-desaturase was also studied for the various nutrient and salinity conditions. The results indicated that the light irradiance (60, 160, and 260 μmol photons.m-2.s-1), nitrogen and phosphorus concentrations (F/2, F and 2F) and temperature (15 and 25 ± 3 °C) individually do not have any significant influence on the phytosterol content of P. tricornutum CS-29/7. On the other hand, phytosterol content of P. tricornutum CS-29/7 when grown using white light at 60 and 260 μmol photons.m-2.s-1 resulted in 3 times higher phytosterol content than the cells grown under similar monochromatic red lights. Salinity levels (25 and 35 g.L-1 NaCl) influence the phytosterol content of P. tricornutum with 52 % less phytosterol content at the stationary phase of growth in 35 g.L-1 than 25 g.L-1 salinity. Also, an interactive effect of salinity (25 g.L-1 NaCl) and temperature (15 ± 3 °C) was observed that enhanced the phytosterol content 1.75 times compared to the cells grown at 35 g.L-1 NaCl at 15 ± 3 °C. Growth phase can also influence the phytosterol content in P. tricornutum CS-29/7. Under red light conditions (60 and 260 μmol photons.m-2.s-1), 3 - 4 times higher phytosterol content (mg.g-1 AFDW) was observed when the culture progressed from log to stationary phase. On the other hand, when grown at 35 g.L-1 NaCl salinity, phytosterol content was observed to decrease by half when the culture progressed from log to stationary phase. Brassicasterol was the only sterol identified in all the studies except salinity studies where the presence of ergosterol was also detected in both 25 and 35 g.L-1 NaCl conditions. The expression of the C22 desaturase gene was downregulated when the nutrient concentrations were increased whereas, the delta 7-reductase gene showed varied expression at the log and late log phases of growth. Under the various salinity conditions, both the genes were upregulated when the salinity level was reduced to 25 g.L-1 NaCl. The results of the microalgal culture optimisation experiments and the enzyme expression were then combined. Surprisingly, the expression of delta 7- reductase and C22-desaturase was not correlated to changes in phytosterol synthesis. This suggests that the proposed biosynthetic pathway in P. tricornutum may need to be revised. Considering all the culture parameters tested, it was found that salinity and temperature together were the most important factors for improving phytosterol accumulation. Culturing the algae under optimised conditions of salinity (25 g.L-1 NaCl) and temperature (15 °C) in modified 2F media at 300 μmolphotons.m-2.s-1 resulted in phytosterol content and maximum phytosterol productivity of 2.8 mg.g-1 AFDW and 340 μg.L-1.day-1 respectively.

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Flori, Serena. "Light utilization in microalgae : the marine diatom Phaeodactylum tricornutum and the green algae Chlamydomonas reinhardtii." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAV080/document.

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Abstract:

Les microalgues ont développé des approches distinctes pour moduler l'absorption de la lumière et son utilisation par leurs photosystèmes en réponse à des stimuli environnementaux. Dans ce rapport de Thèse je présente les différentes stratégies employées par une algue d'eau douce (Chlamydomonas reinhardtii) et une algue marine (Phaeodactylum tricornutum) pour optimiser leur acclimatation à l'environnement.Dans la première partie de ce rapport, je propose un modèle de cellules entières de la diatomée marine Phaeodactylum tricornutum obtenue par analyses spectroscopiques et biochimiques ainsi que par l’obtention d’images par microscopie électronique et reconstitution 3-D. Ce modèle a été utilisé pour répondre aux questions suivantes i. comment est structuré un chloroplaste secondaire pour faciliter les échanges avec le cytosol à travers les quatre membranes qui le délimitent ii. comment sont structurées les membranes photosynthétiques afin d’optimiser l'absorption de lumière et le flux d'électrons et iii. comment les chloroplastes et les mitochondries sont organisés pour optimiser l'assimilation du CO2 par échange ATP / NADPH.La deuxième partie de ce rapport porte sur la régulation de la collection de la lumière et de sa dissipation chez Chlamydomonas grâce à l'étude d'une part du rôle de la perception de la couleur de la lumière et d'autre part du métabolisme sur la dissipation de l'excès de lumière par quenching non photochimique (NPQ). En utilisant des approches biochimiques et spectroscopiques, j'ai mis en évidence un lien moléculaire entre la photoréception, la photosynthèse et la photoprotection chez Chlamydomonas via le rôle du photorécepteur phototropine, démontrant ainsi que le métabolisme, en plus de la lumière, peut aussi affecter ce processus d'acclimatation.En conclusion, ce travail de thèse révèle l'existence et l'intégration des différentes voies de signalisation dans la régulation des réponses photoprotectrices mises en place chez les microalgues marines et d'eau douce
Microalgae have developed distinct approaches to modulate light absorption and utilization by their photosystems in response to environmental stimuli. In this Ph.D Thesis, I characterised different strategies employed by freshwater (Chlamydomonas reinhardtii) and marine algae (Phaeodactylum tricornutum) to optimise their acclimation to the environment.In the first part of this work, I used spectroscopic, biochemical, electron microscopy analysis and 3-dimentional reconstitution to generate a model of the entire cell of the marine diatom Phaeodactylum tricornutum. This model has been used to address the following questions: i. how is a secondary chloroplast structured to facilitate exchanges with the cytosol via its four membranes envelope barrier ii. how have diatoms shaped their photosynthetic membranes to optimise light absorption and downstream electron flow and iii. how the cellular organelles interact to optimise CO2 assimilation via ATP/NADPH exchanges.In the second part, I have focused on the regulation of light harvesting and dissipation in Chlamydomonas by studying the role of perception of light colour and metabolism on excess light dissipation via the Non-Photochemical Quenching of energy (NPQ). Using biochemical and spectroscopic approaches, I found a molecular link between photoreception, photosynthesis and photoprotection in Chlamydomonas via the role of the photoreceptor phototropin on excess absorbed energy dissipation (NPQ) and also demonstrated that besides light, downstream metabolism can also affect this acclimation process.Overall this Ph.D work reveals the existence and integration of different signal pathways in the regulation of photoprotective responses by microalgae living in the ocean and in the land

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Heijde, Marc. "Molecular study of light responses in the marine microalgae Phaeodactylum triconortum and Ostreococcus tauri." Paris 6, 2008. http://www.theses.fr/2008PA066164.

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Abstract:

Le phytoplancton inclue les diatomées et les prasinophycées qui sont deux groupes d’importance écologique majeure ayant maintenant intégré l’ère de la génomique grâce au séquençage de génomes et à la disponibilité d’outils moléculaires. Dans cette thèse, j’ai travaillé avec deux espèces, Ostreococcus tauri qui est une algue verte, et Phaeodactylum tricornutum qui est une diatomée pennée. Le génome d’O. Tauri a révélé la présence de cinq gènes de la famille des cryptochromes / photolyases et j’ai poursuivi la caractérisation fonctionnelle de deux d’entre eux (expression, activité photolyase, liaison à l’ADN, chromphores et activité de répresseur transcriptionnel). En plus de l’identification de ces mêmes récepteurs dans le génome de P. Tricornutum j’ai tenté de comprendre l’effet de la qualité et du cycle de la lumière sur l’ expression de ces gènes. En parallèle j’ai construit une banque d’ESTs et développé une puce à ADN qui m’a permis de faire une étude du transcriptome en lumière bleue.

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Hoguin, Antoine. "Study of the C5-DNA methyltransferases and allele specific expression in the model diatom Phaeodactylum tricornutum." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS557.

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Abstract:

Les diatomées sont des algues brunes unicellulaires de la lignée stramenopile. Les diatomées sont parmi les eucaryotes les plus divers et constituent un groupe majeur du phytoplancton. La méthylation du carbone 5 de la cytosine est une marque épigénétique impliquée dans la répression des éléments transposables, l'établissement et le maintien de l'empreinte génomique et l'inactivation du chromosome X chez les mammifères. Cette thèse fournit une description approfondie des machineries moléculaire de la méthylation de l'ADN dans les différentes lignées de Stramenopile-Alevolates-Rhizaria. Nous démontrons également pour la première fois que l’enzyme DNMT5 est nécessaire à la propagation des profils de méthylation de l’ADN et à la répression des éléments transposables dans la diatomée modèle Phaeodactylum tricornutum. Les progrès récents dans les technologies de séquençage à haut débit ont révélé que les effets alléliques sont plus répandus qu'on ne le pensait auparavant chez les organismes diploïdes. Ici, nous rapportons formellement l'expression monoallélique chez Phaeodactylum tricornutum, son étendue et les mécanismes de contrôle épigénétiques potentiellement impliqués dans son maintien. Ce manuscrit contribue à l’émergence de Phaeodactylum tricornutum en tant qu’espèce modèle pour l’étude des mécanismes épigénétiques chez les eucaryotes
Diatoms are early divergent ubiquitous unicellular brown alga. Diatoms are one of the most lineage rich eukaryotes and are a major group of phytoplankton. In the past decade, efforts have been made to understand the incredible success of diatoms in modern oceans. The methylation of carbon 5 of cytosine is an epigenetic mark involved in the repression of transposable elements, the establishment and maintenance of genomic imprinting and the inactivation of the X chromosome in mammals. However, questions remained about its role in diatoms. This manuscript provides profound insights into the DNA methylation machinery of the divergent Stramenopile-Alevolates-Rhizaria lineages. We also demonstrate for the very first time that the DNMT5 enzyme is required for the propagation of DNA methylation patterns and the repression of transposable elements in the model diatom Phaeodactylum tricornutum. Recent advances in high throughput sequencing technologies revealed that allelic effects are more widespread than previously thought in diploid organisms. Here we formally report random monoallelic expression in Phaeodactylum tricornutum, its extent and potential epigenetic control mechanisms involved in its regulation. This manuscript, contributes to the emergence of Phaeopdactylum tricontum as a model species for the study of epigenetic mechanisms in eukaryotes

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Woisard, Kevin Keith. "Mixotrophic Production of Omega-3 Fatty Acid-rich Alga Phaeodactylum tricornutum on Biodiesel-derived Crude Glycerol." Thesis, Virginia Tech, 2010. http://hdl.handle.net/10919/76902.

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Abstract:

Crude glycerol is the major byproduct of the biodiesel industry. There is an abundance of this byproduct and purifying it for use in industries such as food, pharmaceutical, or cosmetic is prohibitively expensive. Developing an alternative use for crude glycerol is needed. Utilizing it as a carbon source in the fermentation of algae is one potential method for using this under-utilized byproduct. In this research, crude glycerol is used in the mixotrophic production of the alga, Phaeodactylum tricornutum, which is an eicosapentaenoic acid (EPA) producing diatom. Mixotrophic growth is when cells perform autotrophic and heterotrophic modes of growth concurrently. EPA is an omega-3 polyunsaturated fatty acid that has been demonstrated to have a multitude of beneficial health effects, including maintaining human cardiovascular health, treating cancer and human depression diseases, and an anti-obesity effect. In this study, the potential of using crude glycerol in batch mode mixotrophic culture of P. tricornutum was investigated. Once the mixotrophic culture was established, parameters involved in increasing the biomass and EPA production were optimized. These included nitrogen source, level of supplemental carbon dioxide, and concentration of crude glycerol. Using nitrate, 0.08 M crude glycerol, and 3% (vol/vol) carbon dioxide led to the highest biomass productivity of 0.446 g L?? day?? and the highest EPA productivity of 16.9 mg L?? day?? in batch mode culture. The continuous culture of the mixotrophic culture was then performed following the batch culture optimization. The effects of dilution rate were observed in continuous culture with the parameters of nitrate as the nitrogen source, 0.08 M crude glycerol, and 3% (vol/vol) carbon dioxide held constant. The highest biomass productivity of 0.612 g L?? day?? was obtained at D = 0.24 day??. The highest EPA productivity of 16.5 mg L?? day?? was achieved at both D = 0.15 day?? and D = 0.24 day??. The maximum specific growth rate was estimated from the washing out dilution rate and was determined to be around 0.677 day??. Overall, it was found that crude glycerol increases the biomass and EPA productivity of Phaeodactylum tricornutum. Continuous culture with the use of crude glycerol can further increase these measurements. The potential for scaling up studies is demonstrated by these results and can help lead to a market for this abundant, little-used byproduct of the biodiesel industry.
Master of Science

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Lopes, Rafael Garcia. "Análise molecular da produção do ácido eicosapentaenoico (EPA) pela microalga Phaeodactylum tricornutum em um contexto ecofisiológico." reponame:Repositório Institucional da UFSC, 2017. https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/180896.

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Abstract:

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia e Biociências, Florianópolis, 2017.
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Os ácidos graxos poli-insaturados de cadeia longa (PUFA), especialmente os ácidos Eicosapentaenoico (EPA) e Docosahexaenoico (DHA) da família ?-3 são reconhecidos como nutracêuticos e desempenham papéis importantes na sanidade animal e humana. Entretanto, existe uma crescente preocupação tanto em relação à possível contaminação, quanto à sustentabilidade no fornecimento da matéria-prima fonte desses ácidos graxos. Nesse cenário, as microalgas (produtoras naturais de PUFA) podem se tornar uma fonte alternativa à produção de ácidos graxos poli-insaturados. Uma espécie, Phaeodactylum tricornutum, naturalmente acumula elevadas concentrações de EPA, o que faz dessa diatomácea uma espécie promissora como fonte de PUFA ?-3. Contudo, ainda não é bem compreendido qual é a possível interação ambiental na biossíntese de EPA em um nível molecular. Em um primeiro estudo, foi avaliada a possível modulação nos níveis de transcrição de seis genes envolvidos na biossíntese de EPA ? as desaturases PTD15, PTD6, PTD5 alfa e beta e as elongases ELO6 b1 e b2 ? em diferentes razões N/P (21/1, 14/1 e 7/1) e em diferentes fases de cultivo. Todos os níveis de transcrição foram dependentes da fase de cultivo, enquanto somente dois genes (PTD6 e PTD5 alfa) foram modulados por uma razão N/P. O perfil de expressão gênica (PTD5 alfa) pode estar associado aos níveis de EPA em pelo menos em uma razão N/P (21/1). Com os dados dos níveis de transcritos, concentrações de EPA e a falta de alguns intermediários da via poderiam indicar algum tipo de regulação entre a transcrição gênica e a biossíntese de EPA. Já em um segundo trabalho, foi verificada a influência de três diferentes fotoperíodos (24:0, 16:8 e 12:12) na transcrição dos mesmos seis genes da via de síntese de EPA. Os níveis de transcrição foram distintos entre os três regimes de iluminação empregados, com um padrão de sobre-expressão no fotoperíodo 12:12 em relação aos outros dois tratamentos. No fotoperíodo 16:8, os perfis dos transcritos atingiram um pico de expressão ao final do período escuro. Já as culturas iluminadas continuamente não apresentaram mudanças nos perfis de expressão relativa dos genes associados. Por último, os genes PTD5 alfa e PTD6 apresentaram um padrão de coexpressão em todos o tratamentos, possivelmente indicando a importância de ambos na biossíntese de EPA.
Abstract : The long chain polyunsaturated fatty acids (PUFA), notably the Eicosapentaenoic (EPA) and Docosahexaenoic (DHA) acids of the ?-3 family are acknowledged as nutraceuticals and play important roles in human and animal health. However, there is a crescent concern in a possible contamination, as well as the sustainability in the fatty acids natural sources supply. In this scenario, microalgae (natural PUFA producers) could become an alternative source at PUFA production and supply. One species, Phaeodactylum tricornutum, naturally accumulates high EPA contents, which makes this diatom a promising species as a ?-3 PUFA source. Nevertheless, it is still not well understood the possible environment interaction on EPA biosynthesis on a molecular level. In the first study, it was evaluated the possible modulation of six gene transcript levels involved in EPA biosynthesis ? desaturases PTD15, PTD6, PTD5 alfa, beta and elongases ELO6 b1, b2 ? in different N/P ratios (21/1, 14/1 and 7/1) and in different cultivation phases. All gene transcription levels were growth phase dependent, while only two genes (PTD6 and PTD5 alpha) were modulated by N/P ratios. At least in one N/P ratio (21/1), one gene expression profile (PTD5 alpha) might be associated with the EPA levels. Data from gene transcripts, EPA concentration, and the lack of some EPA intermediates might indicate some type of regulatory step between gene transcription and actual EPA biosynthesis. In the second work, it was verified the influence of three different photoperiods (24:0, 16:8 and 12:12) in the transcription levels of the same six genes involved in EPA biosynthesis. The transcription levels were distinct among the three illumination regimes employed, with a 12:12 photoperiod upregulation pattern in relation to the other two treatments. In the 16:8 photoperiod, the transcript profiles presented an upregulated expression peak at the end of the dark period. While the cultures with continuous illumination did not present changes at the relative associated gene expression levels. Lastly, the PTD5 alpha and PTD6 genes showed a co-expression pattern in all treatments, which possibly indicates the importance of both expression products in the EPA biosynthesis.

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Dotto, Federica. "Analisi del ciclo di vita della coltivazione di Phaeodactylum tricornutum: valutazione di scenari alternativi nell'approvvigionamento di CO2." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2017. http://amslaurea.unibo.it/14637/.

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Abstract:

In questa tesi, che si inserisce nell’ambito del progetto regionale GoBioM, è stata applicata la metodologia Life Cycle Assessment (LCA) per quantificare gli impatti ambientali associati al processo di coltivazione di una specie microalgale, Phaeodactylum tricornutum, finalizzato alla produzione di composti bioattivi. Si confrontano due scenari che differiscono per la tipologia di CO2 impiegata per insufflare le colture algali: nel primo viene utilizzata CO2 commerciale, nel secondo CO2 di scarto proveniente da un processo di upgrading del biogas a biometano. Lo scopo è stabilire se la produzione di biomassa algale, sfruttando CO2 di scarto, sia sostenibile e vantaggiosa dal punto di vista ambientale. Per la LCA è stato utilizzato il software GaBi 8.0. Inoltre, è stata condotta un’analisi di sensitività per valutare l’influenza dei seguenti parametri sui risultati finali: produttività algale, quantità di ipoclorito di sodio utilizzato per la sanificazione, percentuale di ricircolo del terreno di coltura e fonte di energia elettrica. Dai risultati è emerso che le fasi più impattanti sono la coltivazione e la liofilizzazione della biomassa, e i maggiori contributi sono dovuti ai processi di produzione di energia elettrica, solventi di lavaggio e nutrienti per il terreno di coltura. Dall’analisi comparativa si vede che l’utilizzo di CO2 di scarto, in alternativa a quella sintetica, comporta una diminuzione degli impatti del 10-15%. Tale riduzione è dovuta proprio all’utilizzo di un flusso di CO2 biogenica che solitamente viene rilasciato in atmosfera, infatti vengono contemporaneamente evitati il processo di produzione di CO2 sintetica e la sua emissione in atmosfera. L’analisi di sensitività ha evidenziato che con opportuni accorgimenti è possibile ridurre gli impatti connessi a tale sistema produttivo del 60-70%: riduzione del quantitativo di solventi di lavaggio, impostazione di un ricircolo completo e utilizzo di una quota di energia da fonte fotovoltaica.

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Morais, Keli Cristiane Correia. "Análise e desenvolvimento de aquicultura da microalga Phaeodactylum Tricornutum em crescimento autotrófico e mixotrófico em fotobiorreatores compactos." reponame:Repositório Institucional da UFPR, 2013. http://hdl.handle.net/1884/32237.

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Abstract:

Resumo: As condições para o cultivo de microalgas Phaeodactylum tricornutum foram estudadas com o objetivo de aumentar o conteúdo de lipídios das algas para a produção de biodiesel. As variáveis investigadas nos experimentos foram: salinidade, fonte de carbono (glicerol e glicose) e fotoperíodo. A partir da cinética de crescimento, análise de biomassa e produção de lípidos, foi possível determinar a produtividade da espécie de microalga estudada. A produção de lípidos aumentou devido à adição de uma fonte de carbono para o meio de cultura. Além disso, a adição de fonte de carbono no início do cultivo apresentou o melhor resultado. Entre os valores de salinidade testados nos experimentos, o que resultou no maior crescimento de microalgas foi de 15 ‰. A melhor fonte de carbono assimilável pelas microalgas foi glicerol a uma concentração de 0,1 M, proporcionando culturas com até 1,3 g / L de biomassa. Cultivos mixotróficos com um fotoperíodo de 24 h de luz, na presença de glicerol resultou em 338,97 mg / L de lípidos, sendo 80% mais elevada do que o cultivo autotrófico. Resultados de biomassa seca (g / L) foram comparados com os resultados de simulação obtidos com um modelo matemático publicado anteriormente por um período de 450 h. O modelo foi capaz de estimar uma concentração final de biomassa seca em boa concordância com os dados experimentais.

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Moog, Daniel [Verfasser], and Uwe [Akademischer Betreuer] Maier. "Charakterisierung eines minimierten eukaryoten Cytoplasmas - das periplastidäre Kompartiment der Diatomee Phaeodactylum tricornutum / Daniel Moog. Betreuer: Uwe Maier." Marburg : Philipps-Universität Marburg, 2013. http://d-nb.info/1032314389/34.

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Desclés, Julien. "Phaeodactylum tricornutum : un nouveau modèle de diatomée pour l'étude du rôle du silicium dans le monde vivant ?" Paris 6, 2007. http://www.theses.fr/2007PA066070.

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Abstract:

Les diatomées sont des microalgues unicellulaires qui ont des rôles écologiques essentiels dans les cycles biogéochimiques du carbone et aussi du silicium, grâce à leur exosquelette en silice appelé frustule. Nous avons travaillé sur l’espèce modèle Phaeodactylum tricornutum, dont le génome est en cours d’annotation, et qui a la particularité de se présenter sous trois morphotypes différents : fusiforme, triradié et ovale. Seule la forme ovale peut synthétiser un exosquelette silicifié. Dans un premier temps, nous avons cherché à purifier par des méthodes biochimiques directes les partenaires moléculaires associés à la frustule de P. Tricornutum. Cependant, les résultats obtenus ont mis en évidence des partenaires n’ayant sans doute qu’un rôle indirect dans la biominéralisation. Dans un deuxième temps, nous avons décidé de nous orienter vers des approches génétiques complémentaires. Un crible différentiel sur le morphotype ovale a été effectué et des gènes candidats impliqués directement ou indirectement dans la biominéralisation de la silice ont ainsi été identifiés et étudiés. Nous avons également réalisé une étude à large échelle sur le transcriptome de la souche fusiforme de P. Tricornutum par une approche d’ESTs (Expressed Sequence Tagged). Nous avons ainsi révélé une centaine de gènes pouvant être impliqués dans le métabolisme du silicium. La combinaison de ces deux approches génétiques nous a permis de mettre en évidence pour la première fois une possible réponse du chloroplaste à l’absence d’acide silicique, ce qui permet de proposer un rôle physiologique nouveau pour le silicium. De plus, trois gènes chloroplastiques spécifiques aux diatomées ont été révélés et étudiés ; il semble ainsi de manière surprenante que ces gènes soient activés dans le morphotype ovale lors de la biominéralisation de la silice et réprimés dans le morphotype fusiforme en présence d’acide silicique. D’autres informations intéressantes concernant l’évolution et la physiologie de P. Tricornutum ont également été apportées grâce aux ESTs, comme par exemple l’existence d’un transporteur de la bétaine qui a probablement été acquis par transfert à partir de cellules procaryotes, et qui est devenu, au vu de son ubiquité et de son niveau relatif d’expression, extrêmement important chez cette diatomée. Afin de développer le modèle P. Tricornutum nous avons également développé de nouveaux marqueurs fluorescents de la silice. Après un large test de marqueurs potentiels, nous avons démontré la capacité d’utilisation d’un nouveau traceur de la silice mais également d’une autre méthode originale de marquage permettant de combiner les types et les couleurs de marquage. Ces outils s’avèreront sans doute importants pour de futures études de la dynamique du processus de biosynthèse de la frustule et plus généralement de la biominéralisation de la silice dans le monde vivant.

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Dal, Bo Davide. "Acteurs moléculaires des interactions énergétiques entre le chloroplaste et la mitochondrie chez la diatomée marine Phaeodactylum tricornutum." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAV048.

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Abstract:

Pour produire l’énergie nécessaire au métabolisme cellulaire, les eucaryotes photosynthétiques se servent de deux organites : le chloroplaste et la mitochondrie. Le premier est capable de convertir l’énergie lumineuse en énergie chimique et la deuxième est le lieu de la phosphorylation oxydative. Puisque les deux organites partagent la même fonction de production d’énergie, leurs activités doivent être régulées. Chez les plantes et les algues vertes ces deux « moteurs » cellulaires travaillent principalement de façon indépendante selon les conditions environnementales, comme la présence de sucre ou de lumière. Au contraire, chez les diatomées, l’échange direct de ATP et de NAPDH entre ces organites est essentiel pour assurer la survie de la cellule. Bien que cette interaction énergétique ait été caractérisée d’un point de vue physiologique, les acteurs moléculaires responsables de ce processus restent encore inconnus. Dans le cadre de mon projet de thèse, quatre protéines candidates ont été sélectionnées et étudiées pour déterminer leur implication dans les échanges énergétiques entre ces deux organites. Ces protéines sont des transporteurs localisés au niveau de l’enveloppe chloroplastique et de la membrane interne de la mitochondrie. Pour comprendre leur rôle physiologique, les souches mutantes correspondantes ont été générées. La capacité photosynthétique et la respiration cellulaire de ces mutants ont été évaluées par des approches de fluorescence, de spectroscopie, ou de mesure du taux d’évolution de l’oxygène. Ces mesures suggèrent que les transporteurs sélectionnés contrôlent en partie les mécanismes des échanges énergétiques entre le chloroplaste et la mitochondrie bien que d’autres protéines (non identifiées) semblent aussi impliquées dans cette régulation. Une caractérisation plus avancée de ces transporteurs pourrait permettre d’augmenter la production de biomasse des microalgues dans le cadre d’applications biotechnologiques, en favorisant l’utilisation simultanée de la respiration et de la photosynthèse (mixotrophie)
To produce the energy needed for cell metabolism, eukaryotic photosynthetic organisms rely on two organelles: the chloroplast and the mitochondrion. The former converting light energy into chemical energy, the latter performing cell respiration. Since both organelles have overlapping function, their activities need to be regulated. While in plants and green algae they seem to work overall independently according to environmental conditions, like light and sugar availability, in Diatoms the direct exchange of ATP and NADPH between these two organelles are essential for the cell’s survival. Although the physiology of this energetic crosstalk is well established, the molecular actors of this process are still unknown. During this PhD project, I have selected four candidate proteins, which turned out to play a role the organelles’ cross talk mechanisms. These are transporters predicted to be located within the chloroplast envelope and the inner membrane of the mitochondrion. To understand their physiological role, we compared the photosynthetic performances of the wildtype and the mutant strains with spectroscopic and fluorescence approaches, while the respiration was quantified measuring the oxygen evolution rates.The observed differences suggest that the selected transporters play a role the chloroplast-mitochondrion crosstalk and that other proteins might be involved in this regulative process.The further characterization of these transporters might also validate them as possible targets to improve algal biomass productivity for biotech, promoting the simultaneous use of respiration and photosynthesis (mixotrophy)

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Lucas, Pierre-Louis. "Etude et ingénierie de la N-glycosylation des protéines chez la microalgue verte chlamydomanas reinhardtii." Thesis, Normandie, 2019. http://www.theses.fr/2019NORMR061/document.

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Abstract:

Actuellement, plus de 70% des biomédicaments commercialisés sont des glycoprotéines recombinantes. Les coûts élevés de production de ces biomédicaments ont poussé les scientifiques à développer des organismes de production alternatifs. Récemment, les microalgues ont été proposées en tant que potentiel système de production compte-tenu de leur rapidité de croissance et de leurs faibles coûts de production. Cependant, avant de produire des biomédicaments industriels chez les microalgues, il est impératif de s’assurer que les modifications post-traductionnelles, comme la N-glycosylation, soit conservées et compatibles avec une utilisation thérapeutique. Dans ce contexte, l’étude de la Nglycosylation de deux microalgues modèles, Chlamydomonas reinhardtii (microalgue verte) et Phaeodactylum tricornutum (diatomée) a été réalisée. Dans un premier temps, l’ingénierie de la N-glycosylation de C. reinhardtii a été initiée en exprimant une Nacétylglucosaminyltransférase I (GnT I) hétérologue. Les résultats obtenus ont permis de réévaluer les voies de N-glycosylation de C. reinhardtii et de montrer que cette microalgue synthétise une structure glycannique linéaire qui n’est pas substrat de la GnT I. Dans un second temps, un protocole d’extraction et de caractérisation des précurseurs glycanniques de C. reinhardtii et P. tricornutum a été développé et appliqué pour déterminer la structure des précurseurs glycanniques dans ces espèces. Enfin, la caractérisation de deuxxylosyltransférases potentielles (XTA et XTB) de C. reinhardtii a été menée en utilisant des mutants d’insertion et des analyses des N-glycannes par spectrométrie de masse. Cette étude a confirmé les rôles spécifiques de XTA et XTB dans la voie de N-glycosylation de C. reinhardtii
Currently, more than 70% of the commercialized biopharmaceuticals are glycoproteins. The high production costs lead scientists to develop alternative organisms suitable for such production. Recently, microalgae emerged as a potential interesting production system thanks to their quick growth rate and low production costs. However, prior to start industrial glycoproteins production in microalgae, protein post-translational modifications like Nglycosylation, must be carefully controlled. This PhD thesis focused on the analysis of the Nglycosylation pathway of two different microalgae, Chlamydomonas reinhardtii (greenmicroalgae) and Phaeodactylum tricornutum (diatom). In order to start N-glycan engineering, heterologous N-acetylglucosaminyltransferase I (GnT I) sequences were expressed in C.reinhardtii. This study demonstrated that C. reinhardtii synthetize a linear N-glycan unsuitable for GnT I activity and allows the reinvestigation of the C. reinhardtii N-glycosylation pathway. A second chapter of this work focus on the optimization of a protocol suitable for analyzing the structure of the Dolichol N-linked precursors of C. reinhardtii and P. tricornutum. Lastly, two potential xylosyltransferases (XTA and XTB) from C. reinhardtii were characterized using insertional mutants and N-glycomic analyses by mass spectrometry approaches. This work allows us to propose specific involvement of XTA and XTB in the xylosylation processing of C.reinhardtii N-glycans

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Lommer, Markus [Verfasser]. "Acclimation and adaptation to low-iron conditions in the marine diatoms Phaeodactylum tricornutum and Thalassiosira oceanica / Markus Lommer." Kiel : Universitätsbibliothek Kiel, 2012. http://d-nb.info/1053683308/34.

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Ewe, Daniela [Verfasser]. "Living well with a scrambled metabolism : CO2 fixation and carbohydrate pathways in the diatom Phaeodactylum tricornutum / Daniela Ewe." Konstanz : Bibliothek der Universität Konstanz, 2015. http://d-nb.info/1112604375/34.

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König, Sarah [Verfasser], Claudia [Gutachter] Büchel, and Eckhard [Gutachter] Boles. "Untersuchungen zur Wirkungsweise des pflanzenähnlichen Cryptochroms CryP im Modellorganismus Phaeodactylum tricornutum / Sarah König ; Gutachter: Claudia Büchel, Eckhard Boles." Frankfurt am Main : Universitätsbibliothek Johann Christian Senckenberg, 2016. http://d-nb.info/1122506643/34.

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Norell, Isabella. "Phaeodactylum tricornutum – Compositional Analysis, Carbohydrate-Active Enzymes and Potential Applications of Residual Algal Biomass from Omega 3 Production." Thesis, KTH, Industriell bioteknologi, 2020. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-292409.

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Abstract:

Microalgae are gaining more attention for several reasons such as being potential producers of sustainable fuel, for use as health supplements and in skincare. Simris Alg is a Swedish company that produces Omega 3 supplements from a primary producer of these fatty acids - the algal diatom Phaeodactylum tricornutum, which is a sustainable alternative to Omega 3 derived from fish. Omega 3 fatty acids constitute a small fraction of the total algal biomass, and to increase profitability and utilize all of the biomass, the purpose of this thesis project is to present potential applications for the residual material that is left after oil extraction. A general composition study was made of Simris Alg algal residue material, and results are compared to those found in previous studies of P. tricornutum biomass. An optimization of the fractionation is needed to separate the storage carbohydrate chrysolaminarin and cell wall component glucuronomannan, followed by analysis for confirmation. Also, it would be interesting to separate chitin, if there is any, since despite the presence of chitin synthases, it is unclear whether the diatom actually produces chitin. When gathering information, no actual experimental characterization of carbohydrate active enzymes involved in synthesis of the main carbohydrates investigated were found. Such information would be useful to increase production of the carbohydrate of interest, if valuable applications are found. Potential applications of various cell components, such as carbohydrates, in skincare would be interesting to investigate, as well as optimizing fucoxanthin extraction for use as an additional high value product next to Omega 3.

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Bailleul, Benjamin. "Mécanismes de réponse à la lumière chez trois organismes photosynthétiques unicellulaires marins : Acaryochloris marina, Ostreococcus et Phaeodactylum tricornutum." Paris 6, 2009. http://www.theses.fr/2009PA066336.

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Abstract:

L’environnement marin est caractérisé par des conditions de lumière fortement variables, dans l’espace comme dans le temps. Nous avons choisi les organismes modèles, A. Marina, Ostreococcus et P. Tricornutum pour étudier les différents types de réponse à la lumière chez les organismes photosynthétiques unicellulaires marins. La cyanobactérie A. Marina s’est adaptée à un environnement lumineux enrichi en rouge lointain grâce à l’utilisation de la chlorophylle d, absorbant dans cette gamme de lumière. L’observation que la baisse de l’énergie de l’exciton ne s’accompagne d’aucun ajustement redox du côté donneur du PSI nous a conduit à proposer que la contrainte principale sur l’évolution des centres réactionnels soit la différence d’énergie libre entre le pool de quinones et P, le dimère de chlorophylle du PSI. Chez l’écotype de profondeur, RCC809, de la prasinophyte Ostreococcus, l’adaptation à la faible disponibilité en lumière et en fer s’est traduite par une antenne PSII plus grande et une st\oe chiométrie PSI/PSII plus petite que dans l’écotype de surface OTH95. Pour répondre au déséquilibre entre les activités PSI et PSII, une partie des électrons issus du PSII sont redirigés vers une oxydase alternative. Enfin, nous avons mis en évidence chez la diatomée P. Tricornutum le rôle de la protéine LhcSR1 dans le mécanisme de NPQ mis en place en condition de lumière saturante. L’existence d’un dialogue métabolique entre le chloroplaste et la mitochondrie sous illumination suggère que le processus photosynthétique chez les diatomées diffère fortement de ce qui est observé chez les plantes supérieures, ce qui semble se traduire par une régulation différente du NPQ.

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Gentil, Jonny [Verfasser], and Uwe [Akademischer Betreuer] Maier. "Identifikation neuer Komponenten der dritten Plastidenmembran und Subkompartimentierung des endoplasmatischen Retikulums in Phaeodactylum tricornutum / Jonny Gentil ; Betreuer: Uwe Maier." Marburg : Philipps-Universität Marburg, 2018. http://d-nb.info/1150398760/34.

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Derwenskus, Felix [Verfasser], and Thomas [Akademischer Betreuer] Hirth. "Entwicklung und Bewertung eines Verfahrens zur Herstellung von Fucoxanthin und Eicosapentaensäure mit Phaeodactylum tricornutum / Felix Derwenskus ; Betreuer: Thomas Hirth." Stuttgart : Universitätsbibliothek der Universität Stuttgart, 2020. http://d-nb.info/1223455130/34.

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Joshi, Jidnyasa [Verfasser], and Claudia [Akademischer Betreuer] Büchel. "Biochemical characterization of Fucoxanthin Chlorophyll a/c binding proteins in the diatom Phaeodactylum tricornutum / Jidnyasa Joshi. Gutachter: Claudia Büchel." Frankfurt am Main : Univ.-Bibliothek Frankfurt am Main, 2012. http://d-nb.info/1044772700/34.

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Manzotti, Alessandro. "Response to light stimuli in the marine diatom Phaeodactylum tricornutum : Involvement of bHLH-PAS proteins in the circadian clock and plastid physiology." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2022. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2022SORUS232.pdf.

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Abstract:

Les diatomées sont des microalgues eucaryotes qui représentent l'un des groupes de phytoplancton plus répandus. Cependant, peu d'informations sont disponibles sur la régulation de l'expression génique chez ces algues. En utilisant la diatomée modèle Phaeodactylum tricornutum, les travaux présentés ont mis en évidence le rôle des facteurs de transcription bHLH-PAS dans la régulation de deux processus lumière-dépendants. Il a été montré que la protéine bHLH1a, renommée RITMO1, est impliquée dans la modulation de la rythmicité endogène régulée par les cycles lumière-obscurité. La surexpression et la mutation KO de RITMO1 conduisent à une perturbation des oscillations journalières de la fluorescence cellulaire, de la photosynthétique et de l'expression génique en lumière continue, l'identifiant comme le premier composant de l'horloge circadienne des diatomées. Il a été montré que RITMO1 dimérise avec son paralogue bHLH1b et que la mutation de cet facteur de transcription mène à des perturbations de la rythmicité de la fluorescence cellulaire, indiquant sa co-implication dans l'horloge. Différemment, la protéine bHLH-PAS bHLH2, est impliqué dans la modulation de la photosynthèse dans un mécanisme dépendant de l'intensité lumineuse et non contrôlé par l'horloge. Souches transformées avec des ARN-interférents contre bHLH2 montrent un flux d'électrons réduit au niveau du thylakoïde et un déficit de croissance subséquent. L'expression de cette protéine dépend d'un système de signalisation rétrograde, mettant ainsi en évidence une communication croisée noyau-plaste. Cette étude représente la première caractérisation des protéines bHLH-PAS dans un organisme photosynthétique
Diatoms are eukaryotic microalgae representing one of the most successful groups of phytoplankton. However, little information is available on the regulatory mechanisms controlling gene expression in diatoms. Through the use of the model diatom Phaeodactylum tricornutum, the work presented highlighted the role of bHLH-PAS family transcription factors in the regulation of two important light-dependent processes. On the one hand, it was shown that bHLH1a protein, renamed RITMO1, is involved in the modulation of endogenous rhythmicity regulated by light-dark cycles. Overexpression and knock-out mutation of this gene led to a disruption of daily cellular fluorescence oscillations, photosynthetic activity and gene expression under constant light condition, identifying RITMO1 as the first component of diatom circadian clock. It was shown that a paralogous transcription factor, bHLH1b, dimerizes with RITMO1 and a mutation of this protein led to disruptions of cellular fluorescence rhythmicity, indicating its co-implication in the timekeeper. Differently, bHLH-PAS protein bHLH2 has been shown to be involved in the modulation of photosynthetic activity in a light intensity-dependent mechanism not controlled by the endogenous clock. Cell lines presenting a construct for RNA-interference against bHLH2 showed reduced electron flow at the thylakoid level and a subsequent growth deficit. It has been shown that the expression of this protein is controlled by retrograde signalling, thus highlighting a crosstalk between nucleus and plastid. This study represented the first characterization of bHLH-PAS proteins in a photosynthetic organism

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Dumontier, Rodolphe. "Ingénierie métabolique de la voie de N-Glycosylation chez la diatomée Phaeodactylum tricornutum Towards deciphering structural features of the oligomannoside isomers of N-glycans in the diatom, Phaeodactylum tricornutum using a combination of cutting-edge mass spectrometry techniques User-friendly extraction and!multistage tandem mass spectrometry based analysis of!lipid-linked oligosaccharides in!microalgae Toward future engineering of the N-glycosylation pathways in microalgae for optimizing the production of biopharmaceuticals." Thesis, Normandie, 2020. http://www.theses.fr/2020NORMR021.

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Abstract:

Le marché des anticorps monoclonaux représente actuellement la majorité des protéines recombinantes à intérêt thérapeutique. Les difficultés liées à la production de tels anticorps dans des cellules de mammifères, ont poussé la communauté scientifique à envisager des organismes alternatifs pour leur production. Récemment, les microalgues ont montré leur capacité à produire des anticorps monoclonaux fonctionnels. Il est cependant nécessaire de modifier la glycosylation naturelle de ces microalgues afin qu’elles produisent des anticorps pouvant être utilisés pour certaines applications thérapeutiques chez l’Homme. Dans ce contexte, l’étude de la N-glycosylation de la diatomée Phaeodactylum tricornutum a été réalisée. Cette étude a consisté dans un premier temps à déterminer la structure du précurseur oligosaccharidique des N-glycannes des protéines formées dans le réticulum endoplasmique. Les résultats ont permis de montrer la synthèse par la diatomée d’un précurseur tronqué d’un glucose comparé à la majorité des eucaryotes. Dans un second temps, il a été nécessaire de déterminer la structure détaillée des N-glycannes oligomannosidiques. Ces résultats ont permis d’établir que les structures Man9GlcNAc2 et Man5GlcNAc2 synthétisées sont similaires à celles retrouvées chez les mammifères. De plus, le Man5GlcNAc2 synthétisé est l’isomère substrat accepteur de la N-acétylglucosaminyltransférase I (GnT I) qui catalyse l’étape primordiale initiant la synthèse des glycannes complexes. Cette étude a donc permis d’initier l’humanisation de la voie de la Nglycosylation par la sur-expression de la GnT I chez la diatomée afin d’amplifier les proportions en Nglycannes complexes portant des résidus N-acétylglucosamine en position terminale
Currently, monoclonal antibodies represent the major class of recombinant proteins used for therapeutical applications in humans. The constraints due to the production of these monoclonal antibodies in mammalian cells led scientists to develop alternative expression system for the production of monoclonal antibodies. Recently, microalgae have been shown to be able to produce functional monoclonal antibodies. However, the engineering of the N-glycosylation pathway in these microalgae is required in order to optimize the effector functions of the algae-made antibody for some therapeutic applications. In this context, this PhD thesis focused on the study of the N-glycosylation of the diatom Phaeodactylum tricornutum. Initially, we focused on the structural analysis of the oligosaccharide precursor synthesized in the endoplasmic reticulum. The results showed that P.tricornutum synthesizes a truncated precursor as compared to the other eukaryotes. Then, I have investigated the detailed structure of the oligomannosidic N-glycans and demonstrated that the Man9GlcNAc2 and Man5GlcNAc2 synthesized were similar to those found in mammals. In addition, the Man5GlcNAc2 synthesized is the acceptor isomer for the N-cetylglucosaminyltransferase I (GnT I) which initiates in eukaryotes the synthesis of complex-type N-glycans. Humanization of the N-glycosylation pathway was finally iinitiated by over-expression of the GnT I in the diatom in order to increase the amounts of complex N-glycans carrying N-acetylglucosamine residues in the terminal position

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Dissertations / Theses on the topic 'Phaeodactylum tricornutum'

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