Impact biologique de biomolécules extraites de microalgues sur des cellules mammifères en culture

Biological impact of biomolecules from microalgaes on mammalian cultured cells

• Auteur / Autrice : Imane Hamdi
• Direction : Patrick Curmi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 26/06/2017
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Structure et dynamique des systèmes vivants (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Structure et activité des biomolécules normales et pathologiques (Evry, Essonne ; 2007-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université d'Évry-Val-d'Essonne (1991-....)
• Jury : Président / Présidente : Ali Al-Mourabit
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Mohamed Amiche, Sylvie Michel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biomolécules actives

Pigments (biologie)

Cytoarchitectonie

Microtubules

Phtalates

Mots clés libres

Microalgues

Résumé

Les microalgues forment un groupe varié de microorganismes océaniques ou d’eau douce. Il s’agit d’organismes microscopiques unicellulaires ou pluricellulaires, eucaryotes ou procaryotes. De part de leur diversité biologique, métabolique et reproductive, les microalgues offrent une série d’opportunités pour isoler des substances naturelles qui pourraient être originales pour l’alimentation, la santé ou des applications biotechnologiques.Dans ce contexte, les microalgues représentent un terrain original d’investigation pour la recherche et la découverte de biomolécules antiprolifératives et/ou anticancéreuses. Nos travaux ont ainsi eu pour objectif d’extraire et de purifier des molécules bioactives à partir de l’espèce microalgue N. gaditana qui pourraient agir sur le cytosquelette de cellules mammifères et plus particulièrement sur le réseau de microtubules.Notre démarche associant les procédés de chimie analytique et screening biologique a permis d’extraire et d’identifier trois familles de substances bioactives : des lipides (Triglycérides et Acides gras), des phtalates et des pigments. Les lipides et les pigments sont connus pour leur présence dans les microalgues, en revanche, cette étude est la première à mettre en évidence la présence de phtalates dans des microalgues notamment dans N. gaditana.Dans la suite des travaux, nous avons étudié l’effet d’un type de phtalate (Benzyl butyl phtalate : BBP) sur le réseau de microtubules de cellules HeLa. Ce composé s’est avéré provoquer une altération de microtubules avec un effet plus importante en présence de lipide (Acide linoléique) qui s’accompagne par la formation de gouttelettes lipidiques. Nous nous somme de même intéressé à l’impact d’un pigment (Phéophorbide A) sur la morphologie de cellules et sur le réseau de microtubules. Cette molécule semble avoir un effet direct ou indirect sur la polymérisation de la tubuline.Dans ce travail, nous avons enfin utilisé un procédé biotechnologique pour solubiliser le BBP ou le phéophorbide A qui sont très hydrophobes dans l’eau à l’aide d’un polymère pMeOx-p(THF)-pMeOx. Les résultats montrent un gain d’efficacité qui permet de réduire de manière significative les concentrations bioactives du BBP et du phéophorbide A.L’ensemble des résultats montrent que l’espèce N. gaditana contient des molécules bioactive d’intérêt pour lutter contre la division cellulaire et qui pourraient se révéler être des candidats médicament pour lutter contre le cancer.

Microalgae form a group of diverse oceanic or clean water microorganisms. They are unicellular or multicellular, eukaryotic or prokaryotic microscopic organisms. Thanks to their diversity and speed reproduction, microalgae represent an untapped source that offers great opportunities for the isolation of original natural molécules with putative interest for food, health or biotechnological applications.In the recent years, microalgae have been the subject of intensive investigation notably for the discovery of anti-proliferative and candidate anticancer biomolecules. In this context, the present work aimed to extracting and purifying bioactive molecules from the microalgae N. gaditana acting on the cytoskeleton and more particularly on the microtubule network.A combined approach based on analytical chemistry and biological screening led us to extract and identify three families of substances: lipids (Triglycerides and fatty acids), pigments and phthalates. The first two families are known for their presence in microalgae. However, this study is the first one to show the presence of phthalates in microalgae, particularly in the N. gaditana specie.We then investigated the effect of a pure phthalate (Benzyl butyl phthalate: BBP) on the microtubules network of HeLa cells. This compound revealed to induce alterations of microtubules and that this effect became more important in the presence fatty acid (linoleic acid). This effect was associated with an induction of formation of lipid droplets. We also invastigated the impact of a type of pigment, Pheophorbide A, on cell morphology and on the microtubule network. This molecule appeared to have a direct or indirct effect on the polymerization of tubulin.Finally, we evaluated the interest of a biotechnological process based on the solubilization of hydrophobic phthalate and pheophorbide A in water using a synthetic triblock molecules studied in water by a synthetic triblock pMeOx-p(THF)-pMeOx polymer. This process revealed a significant gain of activity of these two molecules.Altogether, our results show that N. gaditana contains active biomolecules with putative interest to block cell division. They may be in the future a candidate molecules notably to fight cancer.