Métabolisme et interactions bactériennes en lien avec la vitamine B12 chez la micoralgue haptophyte Tisochrysis lutea

Metabolism and bacterial interactions for vitamin B12 in the haptophyte microalgae Tisochrysis lutea

• Auteur / Autrice : Charlotte Nef
• Direction : Francis Mairet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des organismes
• Date : Soutenance le 13/11/2019
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer et du littoral (Plouzané)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Physiologie et Biotechnologie des Algues (Nantes) - Génie des Procédés Environnement – Agroalimentaire (GEPEA) (Saint-Nazaire)
• Jury : Président / Présidente : Joël Fleurence
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Leïla Tirichine Delacour, Angélique Gobet, Matthieu Garnier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Catherine Leblanc, Antoine Sciandra

Mots clés

Mots clés contrôlés

Algues unicellulaires

Cyanocobalamine

Méthionine

Microalgues

Mots clés libres

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Résumé

La vitamine B12 est un cofacteur enzymatique permettant la synthèse de méthionine et dont la disponibilité peut contrôler le développement du phytoplancton dans de nombreux systèmes marins. Cette vitamine est synthétisée uniquement par certaines espèces de bactéries et d’archées. Les microalgues haptophytes sont ubiquistes et ont une importance écologique majeure. Nous ignorons cependant comment ces algues utilisent la vitamine et la nature de leurs interactions avec les producteurs de B12. Cette thèse vise à caractériser les mécanismes d’acquisition et d’utilisation de la vitamine B12 par les Haptophytes ainsi que l’effet d’une limitation en ce cofacteur sur leur métabolisme, en considérant l’espèce modèle Tisochrysis lutea. L’analyse de la répartition de la dépendance à la vitamine B12 chez les Haptophytes par des approches moléculaires nous amène à proposer que ce groupe est constitué exclusivement d’espèces B12-dépendantes. La plasticité physiologique de T. lutea envers la disponibilité en B12 a été caractérisée via des données phénotypiques et protéomiques. La limitation en B12 affecte les métabolismes de la méthionine, le métabolisme central du carbone et la synthèse des principaux osmolytes dont le DMSP. T. lutea ne semble pas excréter de composé organique clé permettant la mise en place d’une relation mutualiste avec des bactéries productrices de B12 mais peut se développer sur du lysat bactérien riche en B12, indiquant une acquisition indirecte de la vitamine. Ces travaux sont les premiers apportant des informations quant à la réponse physiologique des microalgues haptophytes dans les environnements limités en vitamine B12 ainsi que sur la nature des interactions entre ces microalgues et les producteurs de B12.

Vitamin B12 is an enzymatic cofactor that enables methionine synthesis and whose availability can control phytoplankton development in marine systems. This vitamin is synthesized only by select species of bacteria and archaea. Haptophyte microalgae form a widespread group with major ecological importance. However, little is known about their utilization of vitamin B12 nor their interactions with B12 producers. Our main objectives were to characterize mechanisms of acquisition and utilization of vitamin B12 by Haptophytes and the effect of B12 limitation on their metabolism by considering the model species Tisochrysis lutea. Analysis of the repartition of B12 dependency in haptophytes by molecular approaches suggest that this group would be the first to gather only B12-dependent species. We characterized physiologic plasticity of T. lutea depending on B12 availability by coupling phenotypic and proteomics analyses. Vitamin B12 limitation impacts methionine and central carbon metabolisms as well as synthesis of major osmolytes including DMSP. Furthermore, our results suggest that T. lutea does not excrete key organic compounds that would allow the establishment of mutualistic relationship with B12-producing bacteria. The microalgae is however able to assimilate bacterial lysate enriched with B12, indicating an indirect acquisition of the vitamin. This work is the first to analyse B12 molecular physiology of haptophyte microalgae in B12-limited environments and to investigate the link between these microalgae and B12 producers.