Добірка наукової літератури з теми "Algues marines – Résistance au stress"

Les oxylipines sont des composés oxygénés dérivés d'acides gras polyinsaturés (AGPI), présents chez de nombreux organismes. Chez les plantes et les animaux, ils ont des rôles signaux dans la croissance et en réponse à divers stress. Les algues brunes ont développé des voies de biosynthèse des oxylipines uniques, à partir des AGPI en C18 et C20. Cependant, le rôle et la régulation de ces voies y sont encore peu connus. Au cours de ma thèse, j'ai mené des analyses transcriptomiques à large échelle chez deux espèces d’algues brunes, Saccharina latissima et Laminaria digitata, lors d'interactions biotiques, en relation avec l'induction des voies des oxylipines. Ces analyses ont été conduites sur des algues cocultivées avec des endophytes et en réponse à l’élicitation par les oligoguluronates. Plusieurs gènes liés à la biosynthèse des oxylipines montrent des régulations différentes. Après l’élicitation, un gène codant potentiellement pour un cytochrome P450 (CYP) est surexprimé à 1 h et 12 h, suggérant une induction séquentielle des voies des oxylipines chez S. latissima. Des profilages métaboliques montrent l’accumulation précoces d’oxylipines issues de la voie des AGPI en C18 et suggèrent le rôle alternatif de composés dérivés des AGPI en C20. Enfin, le rôle biologique de plusieurs oxylipines et aldéhydes a été étudié sur la régulation de certains gènes cibles ou l'accumulation de composés putatifs de défense chez S. latissima et L. digitata. Les résultats de ces travaux ont permis de reconstruire partiellement les voies des oxylipines et de mieux comprendre leur régulation lors des réponses de défense chez les algues brunes
Oxylipins are oxygenated compounds derived from polyunsaturated fatty acids (PUFAs), found in many organisms. In land plants and animals, they are known to have regulating roles in growth and in response to various stresses. Brown algae have developed unique oxylipin pathways, using both C18- and C20- type PUFAs. However, the role and regulation of oxylipin pathways during defense responses are largely unclear in brown algae. In my PhD thesis, I conducted large transcriptomic analyses in order to decipher the molecular responses of two kelps species, Saccharina latissima and Laminaria digitata during biotic interactions, in relationships with the induction of oxylipin pathways. The transcriptomic analysis was performed on a kelp-endophyte co-cultivation bioassay and oligoguluronate elicitation. Among differentially expressed genes, several genes putatively involved in oxylipin pathways were identified with diverse expression patterns. During the elicitation, one putative cytochrome P450 (CYP)-encoding gene was induced at 1 h and 12 h, suggesting that oxylipin pathways in S. latissima might be induced at least two times. The result of metabolite profiling showed an early production of putative C18 oxylipins and the putative alternative role of C20 oxylipin pathways during the elicitation. Finally, the biological function of several oxylipins and aldehydes were tested on targeted gene or metabolite inductions in S. latissima and L. digitata. Altogether, these results led to the partial reconstruction of oxylipin pathways and provide a better understanding of their regulation during defense responses in kelps

La biodégradation des hydrocarbures en milieu marin est considérablement ralentie par la salinité. Les micro-organismes développent, cependant, une stratégie d'osmoprotection qui consiste en l'accumulation intracellulaire de solutés organiques. Au cours de cette étude, nous avons cherché à comprendre l'effet du stress osmotique sur les capacités de métabolisation des hydrocarbures par des bactéries du genre Pseudomonas. Ainsi, une forte inhibition a été constatée. L'analyse du protéome des bactéries osmostressées, révèle que les enzymes des voies de dégradation étudiées sont affectées. L'addition d'osmoprotecteurs au milieu stressant (glycine bétaïne) annule l'effet du sel, conduisant à une augmentation du taux de dégradation du benzoate, du salicylate, du naphtalène, et même du pétrole brut.

Les bases moléculaires des réponses aux excès de lumière chez les organismes photosynthétiques appartenant à des lignées évolutives distinctes ne sont toujours pas complètement caractérisées. Par conséquent, j'ai caractérisé des antennes photoprotectrices dans les algues vertes, les mousses et les diatomées et j'ai exploré la fonction de deux cycles de xanthophylles chez les diatomées.J'ai étudié les protéines Light Harvesting Complex Stress-Related (LHCSR) dans tous ces organismes. Chez l'algue verte Chlamydomonas reinhardtii, j’ai identifié par mutagénèse dirigée, complémentation fonctionnelle et par une approche biochimique les acides aminés responsables de l'activation de LHCSR3, une protéine importante pour le NPQ.Dans le modèle de mousse Physcomitrella patens, j'ai etudié in vitro les caractéristiques spectroscopique ainsi que le quenching de différents mutants de liaison de pigment sur la protéine LHCSR1.Les protéines LHCSR dans les diatomées sont nommées LHCXs, et dans Phaeodactylum tricornutum j'ai montré que l'expansion de la famille des gènes LHCX reflète une diversification fonctionnelle de ces protéines permettant de répondre à des environnements marins très variables.L'autre acteur principal de la photoprotection dans les diatomées est le cycle des xanthophylles. J’ai trouvé que l'accumulation d'une grande quantité de viola- et zéaxanthin a un effet négatif sur le NPQ montrant que la zéaxanthin ne participe pas au NPQ chez diatomées.Grâce à ces études effectuées, nous avons acquis une connaissance plus approfondie sur les caractéristiques communes et les spécificités de la photoprotection.chez différents organismes
The molecular bases of responses to light excess in photosynthetic organisms having different evolutionary histories and belonging to different lineages are still not completely characterized. Therefore I explored the functions of photoprotective antennae in green algae, mosses and diatoms, together with the role of the two xanthophyll cycles present in diatoms.I studied the Light Harvesting Complex Stress-Related (LHCSR) proteins in different organisms. In the green alga Chlamydomonas reinhardtii, LHCSR3 is a protein important for photoprotection. I used site-specific mutagenesis in vivo and in vitro and identified three residues of LHCSR3 that are responsible for its activation.With the moss Physcomitrella patens I studied the in vitro spectroscopic and quenching characteristics of different pigment-binding mutants of the protein LHCSR1, focusing in particular on chlorophylls A2 and A5.LHCSRs in diatoms are named LHCXs, and in Phaeodactylum tricornutum I found that multiple abiotic stress signals converge to regulate the LHCX content of cells, providing a way to fine-tune light harvesting and photoprotection.The other main driver of photoprotection in diatoms is the xanthophyll cycle. Here I found that the accumulation of viola- and zeaxanthin in P. tricornutum have a negative effect in the development of NPQ, showing that zeaxanthin does not participate in the enhancing of NPQ in diatoms.Thanks to these studies done on different organisms, we gained a deeper knowledge on the shared characteristics and on the peculiar features about photoprotection in green algae, mosses and diatoms

Les phlorotannins, polymères du phloroglucinol, sont des composés phénoliques (CP) uniquement retrouvés chez les algues brunes (Phéophycées). Ces métabolites présentant des activités anti-oxydantes, interviendraient dans la formation de la paroi, mais à ce jour leur voie de biosynthèse reste non élucidée. L'annotation du génome de l'algue brune Ectocarpus, a permis d'identifier des gènes homologues codant pour des enzymes de la biosynthèse des CP chez les plantes terrestres. Une polyketide synthase de type III (PKSIII), a été caractérisée: elle synthétise le phloroglucinol. La recherche d'autres cibles a été poursuivie sur des gènes codant pour des chalcone-isomérases-like (CHIL), ainsi que pour des phénol-sulfotransférases homologues d'enzymes de sulfatation des flavonoïdes. Les CHIL se sont révélées être des fatty acid binding protein (FAP) impliquées dans le métabolisme des acides gras. L'intérêt pour cette nouvelle famille a justifié leur caractérisation biochimique puis fonctionnelle par complémentation de mutants FAP d'Arabidopsis thaliana. L'élucidation progressive des voies de biosynthèse des phlorotannins a servi de base pour étudier les mécanismes de régulation de ce métabolisme chez les Phaeophycées. En combinant des approches intégrées d'expression de gènes cibles, de dosages et de profilages de phlorotannins solubles, nous avons pu montrer que ces composés assurent une protection constitutive chez Fucus vesiculosus en réponse aux UV-B, et que leur métabolisme serait induit très précocement au cours de l'herbivorie. Le développement d'outils moléculaires spécifiques de ces voies métaboliques, ouvre de nouvelles perspectives en écophysiologie et en écologie
Phlorotannins are polymers of phloroglucinol that are specific phenolic compounds of brown algae (Phaeophyceae). These metabolites present antioxidant activities and are potentially involved in the formation of cell-walls but their biosynthetic pathway is currently uncharacterized. The genome annotation of the brown algae Ectocarpus provided some information about conserved genes which are implicated in the synthesis of phenolics in terrestrial plants. One polyketide synthase of type III (PKSIII) has been successfully characterized: it produces phloroglucinol. The search for other targets has been pursued in brown algae focusing mainly on chalcone isomerase-like (CHI-like) genes, as well as on phenol-sulfotransferases, which are implicated in the sulfation of flavonoids. The characterization of CHIL has revealed their implication in fatty acid binding (FAP). However, the level of interest for this new family has led to their biochemical characterization and to functional studies by complementation of gene in the Arabidopsis thaliana FAP mutant. The progressive elucidation of the phlorotannin biosynthesis pathway has been used in order to discover mechanisms which regulate this metabolism in brown algae. By combining integrated approaches of gene expression profiling with the quantification and profiling of soluble phlorotannins, we have shown that these metabolites ensure the constitutive protection in Fucus vesiculosus against UV-B radiation and could also be induced as a very early response to grazing. The development of specific molecular tools for this metabolic pathway opens some news perspectives in ecophysiological and ecological studies

Les picocyanobactéries marines sont les plus petits organismes photosynthétiques, mais aussi les plus abondants sur Terre, assurant près de 20% de la production primaire océanique. Parmi elles, les Synechococcus marins présentent une large distribution latitudinale qui peut s’expliquer par la spécialisation physiologique de lignées phylogénétiques le long du gradient latitudinal de température du globe (i.e. écotypes de température). Pour ces cellules phototrophes, la régulation de la fluidité des membranes, où se situent les complexes photosynthétiques, est absolument essentielle pour la survie de la cellule à différentes températures. Cependant, très peu de données sont disponibles sur la composition lipidique des membranes et sa régulation chez les cyanobactéries marines. Mon travail de thèse a consisté en une étude de thermophysiologie comparée de souches représentatives des clades dominants les communautés naturelles de Synechococcus dans les océans, habitant différentes niches thermiques. Nous avons montré que les différents écotypes de température ont des preferenda thermiques distincts et ajustent leur appareil photosynthétique en fonction de la température de croissance. Une étude de lipidomique a permis de mettre en évidence les spécificités membranaires de ces cyanobactéries marines. De plus, cette étude montre qu’en utilisant une trentaine d’espèces moléculaires de lipides, les écotypes de températures utilisent des stratégies de thermorégulation différentes basées sur l’activité différentielle d’enzymes lipide-désaturases. Mon travail de thèse suggère ainsi que la régulation de la fluidité membranaire a représenté un verrou physiologique pour la colonisation de différentes niches thermiques par les Synechococcus marins durant leur microdiversification en écotypes au cours de l’évolution
Marine picocyanobacteria are the smallest, but also the most abundant photosynthetic organisms on Earth, responsible for nearly 20% of oceanic primary production. Among them, marine Synechococcus display a wide latitudinal distribution that is underpinned by the physiological specialization of phylogenetic lineages along the latitudinal gradient of temperature (i.e. temperature ecotypes). For these photosynthetic cells, the regulation of the membrane fluidity, where the photosynthetic complexes are located, is essential for the cell survival at different temperatures. However, very little data is available on the lipid composition of membranes and its thermoregulation in marine cyanobacteria. My PhD thesis is a comparative thermophysiology study of strains representative of the major clades of the natural communities in the oceans, inhabiting different thermal niches. We showed that the different temperature ecotypes have distinct thermal preferenda and adjust their photosynthetic apparatus depending on the growth temperature. A lipidomic study allowed evidencing the membrane specificities of these marine cyanobacteria. In addition, this study shows that, using nearly 30 molecular species of membrane lipids, the temperature ecotypes have implemented different thermoregulation strategies, which are based on the differential activities of lipid desaturase enzymes. My thesis work suggests that the regulation of membrane fluidity has been an important matter for the colonization of different thermal niches by marine Synechococcus during their evolutionary ecotypic microdiversification

Le mélanome métastatique est une forme agressive de cancer évoluant rapidement du fait de résistances aux anticancéreux. Cette thèse étudie l’hypothèse que des molécules purifiées de plantes ou microalgues marines peuvent améliorer l’efficacité de médicaments anti-mélanome en sensibilisant les cellules cancéreuses à la chimiothérapie. Après une revue des études consacrées à la chimiosensibilisation par des molécules naturelles, nous avons sélectionné des plantes du Brésil et de Nouvelle-Calédonie (Bixa orellana et Gardenia oudiepe) ainsi que des microalgues marines (Rhodomonas salina et Tisochrysis lutea) pour purifier des flavonoïdes et des caroténoïdes originaux et évaluer leur potentiel de chimiosensibilisation dans un modèle cellulaire de mélanome traité par la dacarbazine et le vemurafenib. Nos travaux sur les graines de B. orellana ont permis de détailler leur composition phytochimique, d’identifier deux nouveaux apocaroténoïdes et de démontrer le potentiel chimiosensibilisant de la Z-bixine par génération de ROS. Nous montrons également que la 5,7-dihydroxy-3,6,4'-triméthoxyflavone purifiée de G. oudiepe sensibilise les cellules de mélanome à la dacarbazine en perturbant le cytosquelette. Après avoir redéfini le profil pigmentaire de R. salina et T. lutea, nous avons développé un procédé de purification de la fucoxanthine par CPC et démontré son potentiel chimiosensibilisant ainsi que celui de l’alloxanthine. Ces résultats valident in vitro le concept de sensibilisation à la chimiothérapie par des caroténoïdes et flavonoïdes cytostatiques et contribuent à la compréhension des mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans cette chimiosensibilisation
Metastatic melanoma is an aggressive form of cancer that progresses rapidly due to resistance to anti-cancer drugs. This thesis studies the hypothesis that molecules purified from plants or marine microalgae can improve the efficacy of anti-melanoma drugs by sensitizing cancer cells to chemotherapy. After a review of studies devoted to chemosensitization by natural molecules, we selected plants from Brazil and New Caledonia (Bixa orellana and Gardenia oudiepe) as well as marine microalgae (Rhodomonas salina and Tisochrysis lutea) to purify original flavonoids and carotenoids and evaluate their chemosensitization potential in a melanoma cell model treated with dacarbazine and vemurafenib. Our work on B. orellana seeds allowed us to detail their phytochemical composition, to identify two novel apocarotenoids and to demonstrate the chemosensitizing potential of Z-bixin by ROS generation. We also show that 5,7-dihydroxy-3,6,4'-trimethoxyflavone, purified from G. oudiepe, sensitizes melanoma cells to dacarbazine by inducing cytoskeleton disruption. After redefining the pigment profile of R. salina and T. lutea, we developed a process for the purification of fucoxanthin by CPC and demonstrated its chemosensitizing potential as well as that of alloxanthin. These results validate in vitro the concept of sensitization to chemotherapy by cytostatic carotenoids and flavonoids and contribute to the understanding of the cellular and molecular mechanisms involved in this chemosensitization

Ectocarpus dépend de bactéries associées pour croitre en eau douce, ce qui souligne l'importance de l'holobionte lors de stress abiotique. Le but de ma thèse est d'élucider les mécanismes moléculaires qui sous-tendent ce phénomène. Les expériences de co-culture ciblées nécessitent des organismes cultivables. Par conséquent, j'ai caractérisé 388 bactéries associées à Ectocarpus, réparties en 33 genres. Aucune des bactéries cultivées testées n'a eu d'effet bénéfique sur la croissance des algues dans l'eau douce. J'ai continué à travailler avec des holobionts, traités aux antibiotiques doux, qui différaient dans leur réponse à l'eau douce. Le métatranscriptome/métabolome de ces holobionts ont été analysés pendant l'acclimatation. L'analyse approfondie est en cours, mais les premières indications indiquent un changement dans le microbiome en ce qui concerne l'assimilation de l'azote et la virulence. Concomitamment et complémentaire à ce qui précède, les interactions algues/bactéries potentiellement bénéfiques ont été prédites in silico à l'aide d'une analyse de réseau métabolique et les prédictions ont été vérifiées expérimentalement à l'aide de co-cultures. Ensemble, ces résultats contribuent à mieux comprendre comment l'holobiont d'Ectocarpus réagit au stress abiotique et surtout comment les bactéries sont impliquées dans ce processus
Ectocarpus subulatus depends on its associated bacteria for growth in fresh water, which stresses the significance of the “holobiont” during abiotic stress. The aim of my thesis is to elucidate the molecular mechanisms that underlie this phenomenon. Targeted co-culture experiments require cultivable organisms. Therefore, I have cultivated and characterized 388 Ectocarpus-associated bacteria, which belong to 33 different genera. None of the cultivated bacteria tested had a beneficial effect on algal growth in fresh water. For functional studies, I continued to work with mild antibiotic-treated holobionts that differed in their response to fresh water. The metatranscriptome and metabolome of these holobionts were analyzed during acclimation. In-depth analysis is ongoing, but first indications point towards a change in the microbiome regarding nitrogen assimilation and virulence. In parallel and complementary to the above, potentially beneficial algal-bacterial cross-talk was predicted in silico using metabolic network analysis on a subset of cultivated bacteria, and the predictions were experimentally verified using co-culture experiments. Together, these results contribute to a better understanding of how the Ectocarpus holobiont responds during abiotic stress and especially how bacteria are involved in this process