Influence de la lumière et de l'horloge circadienne sur la gestion de la carence en fer chez Ostreococcus sp.

Influence of light and circadian clock on iron deficiency management in Ostreococcus species

• Auteur / Autrice : Hugo Botebol
• Direction : Stéphane Blain, François-Yves Bouget
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 11/12/2014
• Etablissement(s) : Paris 6
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Océanographie Microbienne
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christel Hassler, Jean-François Briat, Antoine Sciandra, Frédéric Gaymard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rythmes circadiens

Ferritine

Microalgues

Mots clés libres

Micro-Algues

Ferritine

Ostreococcus

Fer

Écotypes

Régulation de l'homéostasie du fer

Phytoplanktonic species

Ferritin

Résumé

Le fer est un élément présent en abondance dans la croûte terrestre, indispensable à la quasi-totalité des êtres vivants. Cependant, en milieu marin la biodisponibilité du fer est souvent faible et sporadique. Les micro-algues du phytoplancton ont développé des stratégies pour faire face à cette limitation en fer et s’adapter à des niches écologiques variables. Les micro-algues vertes du genre Ostreococcus (Prasinophyceae) présentent une large distribution géographique dans l’océan mondial, et de nombreux écotypes venant de milieux contrastés ont été isolés. L’objectif principal de ma thèse était d’étudier les différentes stratégies mises en place par le genre Ostreococcus, et notamment l’influence de la lumière et de l’horloge circadienne, dans la gestion de la carence en fer. Mon travail s’est focalisé sur l’étude d’Ostreococcus tauri, écotype lagunaire (Clade C), que de récentes techniques de transformation par insertion et recombinaison homologue ont promu comme un organisme modèle pour des approches de génétique fonctionnelle. J’ai étudié la ferritine, une protéine impliquée dans la gestion de la réserve en fer chez de nombreux organismes, et mis en évidence sa régulation par l’alternance jour/nuit et l’horloge circadienne. J’ai montré son rôle dans l’assimilation du fer, la régulation de l’homéostasie du fer et le recyclage du fer intracellulaire lors d’une carence. Enfin, j’ai caractérisé les stratégies d’acclimatation et d’adaptation à la carence en fer chez plusieurs écotypes d’Ostreococcus, dont O. tauri, RCC 802 (Clade A), RCC 809 (Clade B) et un mutant de taille/biomasse. Une stratégie d’acclimatation par réduction de la biomasse cellulaire a été mise en évidence.

Iron is an abundant element in the earth crust and is essential for almost organisms. In the marine environment, however, its bioavailability is often low and the iron supplies sporadic. Phytoplanktonic species have developed various strategies to face iron limitation and adapt to different ecological niches. Green picoalgae from the genus Ostreococcus (Prasinophyceae) are widespread in the global ocean and numerous ecotypes have been isolated from contrasted environments. The main objective of my thesis was to identify the strategie(s) used by the genus Ostreococcus in response to iron starvation and in particular the influence of the day/night cycle and the circadian clock in the regulation of iron homeostasis. I focused my work on the lagoon ecotype, Ostreococcus tauri (Clade C), which has emerged as a model organism for functional genomics approaches thanks to the development of genetic transformation by random insertion and homologous recombination. I have studied ferritin, a protein involved in iron storage which is present throughout the tree of life. I showed that ferritin is regulated by the light/dark cycle and the circadian clock and that it is a key player in the regulation of iron uptake and the recycling. Finally, I characterized the acclimation and adaptation strategies to iron limitations of several Ostreococcus ecotypes including O.tauri, RCC802 (Clade A), RCC809 (Clade B) and a cell biomass mutant of O.tauri. The reduction of cell biomass appears to be a main mechanism of acclimation in response to iron limitation.