Rôle du calcium dans la conservation d'une algue unicellulaire immobilisée : Euglena gracillis Z

Role of calcium in the conservation of an immobilized unicellular alga : Euglena gracilis Z

• Auteur / Autrice : Christian Tamponnet
• Direction : Jean-Noël Barbotin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie enzymatique, bioconversion et microbiologie
• Date : Soutenance en 1986
• Etablissement(s) : Compiègne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électrophysiologie

Cycle cellulaire

Métabolisme énergétique

Alginates

Photosynthèse

Calcium

Algues unicellulaires

Euglènes

Euglénacées

Conservation

Euglena gracilis

Résumé

La potentialité biotechnologique des cellules photosynthétiques est très importante. L'immobilisation de telles cellules semble prometteuse à la fois dans leur utilisation comme ''sacs à enzymes'' et comme méthode de conservation des souches. Ce travail explore la seconde voie. Euglena gracilis Klebs souche Z a été le matériel photosynthétique sélectionné et l'inclusion dans une matrice d'alginate de calcium a été la technique d'immobilisation la mieux adaptée à ce matériel. Cette étude montre qu'une telle immobilisation stabilise non seulement les structures cellulaires (chloroplastes, mitochondries, membrane externe), mais aussi les fonctions qui leur sont associées. Ce processus est suffisamment rapide pour bloquer les cellules dans l'état exact où elles se trouvent au moment de l'immobilisation ; il est consommateur d'énergie et réversible. Nous nous sommes rendu compte que trois facteurs sont nécessaires à une bonne conservation des cellules libres ou immobilisées : une forte charge externe en calcium, une faible température, et une absence totale de source d'énergie. Ces conditions impliquent aussi un accroissement de la charge calcique cellulaire. De ces résultats, nous avons postulé que les ions calcium jouent un grand rôle dans ce processus. Des dosages ioniques, des mesures microélectrophysiologiques fines, ainsi que l'action d'effecteurs chimique (chlorpromazine) ou physique (température) nous ont permis de penser que cet excès de calcium s'accumule dans les organites et plus spécialement sur ou dans leurs membranes qu'il contribue ainsi à stabiliser.

The biotechnological potential of photosynthetic cells is very important. The immobilization of such cells may well permit them to be used as “enzymes bags” and to be conserved for extended time periods. This work explores the second possibility. Euglena gracilis Klebs strain Z, was selected as the photosynthetic material, and entrapment in calcium alginate gels was utilized to immobilize the cells. This study shows that such immobilization not only stabilizes cellular structures (chloroplasts, mitochondria, pellicle) but also their physiological functions. This process is fast enough to arrest cells at the stage of the cellular cycle to which they had arrived just before immobilization. It is an energy-consuming, reversible process. We demonstrated three factors that were essential for good conservation of both free and immobilized cells : a high external calcium concentration, low temperature and an absence of energy source. These conditions also induce an increase in the cellular calcium pool. Accordingly, we have postulated an important role for calcium ions in the process. Measurements of ionic concentrations, electrophysiological characteristics, and the effect of chemical (chlorpromazine) and physical (temperature) agents support the hypothesis that this increase in the calcium pool occurs in organelles, and more precisely in their membranes, which as a result are stabilized by this accumulation.