Effect of CO2 on carbon metabolism through the study of a low CO2-inducible protein and the production of storage compounds in diatoms

par Erik Jensen Rojas

Thèse de doctorat en Biologie végétale

Sous la direction de Brigitte Gontero-Meunier.

Le président du jury était Amel Latifi.

Le jury était composé de Chris Bowler, Marianne Ilbert.

Les rapporteurs étaient Hervé Moreau, Thierry Chardot.

  • Titre traduit

    Effet du CO2 sur le métabolisme du carbone : étude d’une protéine induite à faible concentration de CO2 et production de composés de réserve chez les diatomées


  • Résumé

    Les diatomées sont des microalgues photosynthétiques présentes dans la plupart des environnements aquatiques et, comme tous les organismes photosynthétiques, utilisent le carbone du CO2 de l’atmosphère pour produire d'autres molécules organiques plus complexes. Les diatomées ont différents mécanismes pour s’adapter à différentes concentrations de CO2 dans l’environnement.Les environnements aquatiques sont généralement pauvres en CO2 et, pour y faire face, les diatomées utilisent des mécanismes de concentration du CO2 (CCM) pour augmenter les concentrations du CO2 autour de l'enzyme RuBisCO. Dans la première partie de cette thèse, le rôle d’une protéine induite à faible concentration du CO2, LCIP63, est décrit chez la diatomée marine Thalassiosira pseudonana. Nos résultats montrent que LCIP63 est une nouvelle sous-classe d'anhydrase carbonique (CA), appelée iota (ɩ), et qu'elle fait partie du CCMs chez les diatomées. Ensuite, dans la deuxième partie, une caractérisation structurelle de la LCIP63 a été réalisée avec des différentes approches biophysiques.La troisième partie de cette thèse traite de l'adaptation de différentes diatomées présentes dans des environnements d'eau de mer et d'eau douce à des concentrations élevées (20 000 ppm) de CO2. L'accumulation des deux principaux composés de réserve, les lipides et la chrysolaminarine, a été étudiée. Nous avons aussi étudié l'effet de la surexpresion de la LCIP63 et son implication dans la partition de carbone chez T. pseudonana. Enfin, les résultats obtenus dans cette thèse sont discutés globalement ainsi que les perspectives que ce travail ouvre.


  • Résumé

    Diatoms are photosynthetic microalgae found in most aquatic environments and, as all photosynthetic organisms, they use carbon from environmental CO2 as building brick for other more complex organic molecules. Diatoms have different mechanisms to adapt to varying environmental CO2 concentrations. Aquatic environments are generally low in CO2 and, to cope with this, diatoms use CO2-concentrating mechanisms (CCMs) to increase CO2 concentrations around the enzyme RuBisCO. In the first part of this thesis the role of a low CO2-inducible protein, LCIP63, found in the marine diatom Thalassiosira pseudonana was described. The results showed that LCIP63 is a new subclass of carbonic anhydrase (CA), that we called iota (ɩ), and is also a new component of the CCM of T. pseudonana. Additionally, LCIP63 is widespread among marine phytoplankton, including other diatom species. In the second part, structural characterization of LCIP63 was performed using different biophysical approaches. The shape of one oligomeric form of LCIP63 was determined, however no link between function and structure of LCIP63 was established. The third part deals with the adaptation of seawater and freshwater environments to high CO2 concentrations. The accumulation of the two main reserve compounds, lipids and chrysolaminarin, was studied in several diatom species acclimated to high CO2. Last, we studied the effect of LCIP63 overexpression on carbon partition in T. pseudonana. Finally, the results obtained in this thesis were globally discussed and new perspectives for future research are proposed.



Le texte intégral de cette thèse sera accessible librement à partir du 31-10-2024

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