Réponse du phytoplancton à différentes pressions de sélection continues

Phytoplankton response to different selection pressures

• Auteur / Autrice : Manon Gachelin
• Direction : Antoine Sciandra, Olivier Bernard, Freddy Guihéneuf
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'environnement
• Date : Soutenance le 11/06/2020
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l'environnement d'Île-de-France (Paris ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'océanographie de Villefranche (Alpes-Maritimes ; 2001-....)
• Jury : Président / Présidente : Rodolphe Lemée
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Claude Aflalo, Gaël Bougaran, Jean-Paul Cadoret
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Fayza Daboussi, Benoît Schoefs

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biotechnologie

Effets du stress

Teneur en lipides

Microalgues

Effets de la température

Phytoplancton marin

Mots clés libres

Tisochrysis lutea

Lipides

Evolution dirigée en laboratoire

Stress oxydatif

Température

Lumière

Microalgues

Pression de sélection

Tisochrysis lutea

Lipids

Adaptive laboratory evolution

Oxydative stress

Microalgae

Selective pressure

Résumé

Le phytoplancton, qui regroupe un ensemble de microorganismes aquatiques photosynthétiques unicellulaires, est consommé depuis des millénaires par des civilisations d’Asie et d’Amérique du Sud. En effet, leur teneur parfois très importante en protéines ou en lipides en font une source intéressante d’acides gras essentiels, polyinsaturés (AGPI) notamment. Mes travaux ont été menés sur Tisochrysis lutea, une haptophyte déjà exploitée pour l’aquaculture, qui pourrait à terme se substituer aux huiles de poissons surexploités. En me basant sur le principe d’évolution de Darwin, j’ai soumis cette espèce à une pression de sélection d’intensité croissante, dans le but de faire émerger des individus ayant une teneur accrue en AGPI. La sélection a été réalisée dans des cultures en continue maintenues pendant 6 mois dans des photobioréacteurs automatisés (sélectiostats). Un consortium de douze souches a été soumis à des variations de température ou à des variations conjointes de lumière et de température en opposition de phase, d’amplitudes croissantes au cours du temps. Les résultats montrent que cette pression de sélection a permis un doublement de la teneur en lipides totaux (voire une multiplication par 5 pour certaines souches), sans perte de croissance ni de qualité nutritionnelle, les profils d’acides gras des lipides polaires (naturellement riches en AGPI), n’ayant pas été significativement modifiés. L’augmentation des lipides totaux se répercute donc directement sur celle de chaque acide gras. Une analyse génétique a mis en avant des mutations du génome de ces souches, signe que la population finale résulte d’un processus d’adaptation et non uniquement d’acclimatation.

Phytoplankton gatherunicellular aquatic photosynthetic microorganisms. It has been used for millennia as a food source by civilisations from Asia and South America. On top of the high protein or lipid content they are also a promising polyunsaturated fatty acids (PUFAs) source. My work was carried out with Tisochrysis lutea, anhaptophyte cultivated for aquaculture which could in fine replace fish oils. Using Darwinian evolution principle, I imposed to this species an increasing selection pressure, with the objective to favour the individuals with an enhanced PUFAs content. Selection took place in continuous cultures maintained for 6 months in automated photobioreactors (sélectiostats). A consortium of twelve strains was exposed either to temperature oscillations, or to combined opposite light and temperature oscillations, with increasing amplitude. Results show that this selection pressure lead to a two-fold increase in total lipid content (five-fold increase for some strains), without any decrease in growth rate or nutritional quality, as the fatty acid profiles in polar lipids (naturally rich in PUFAs) were not significantly modified. The increase in total lipids is therefore associated to an increase in the cell content of each fatty acid. Genomic analyses revealed mutations in the genome, demonstrating that the final population results from an evolutionary process, and not simply from acclimation.