Caractérisation des mécanismes de biosorption et d'absorption des métaux lourds dans une microalgue verte

Comprehensive characterization of heavy metal biosorption and uptake mechanisms in a green microalga

• Auteur / Autrice : Manon Quillerou--moreau
• Direction : Stéphane Ravanel
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie Végétale
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LPCV - Laboratoire de Physiologie Cellulaire Végétale

Mots clés

Mots clés libres

Métaux lourds

Microalgue

Biosorption

Paroi

Transport

Biorémediation

Heavy metals

Microalga

Biosorption

Cell wall

Transport

Bioremediation

Résumé

La pollution des écosystèmes terrestres et aquatiques par les métaux constitue une menace majeure pour l'environnement et la santé humaine. Les microalgues ont une grande capacité à capturer les métaux et offrent une solution efficace, rentable et écologique pour éliminer les métaux toxiques des eaux polluées. Dans ce contexte, la caractérisation de nouveaux organismes modèles ayant une forte capacité d'accumulation des métaux est particulièrement pertinente et opportune. Dans l'équipe LPCV/MetalStress, nous avons isolé une microalgue verte unicellulaire du genre Coelastrella qui est hypertolérante à l'argent et à l'uranium et qui accumule de grandes quantités de ces métaux. La bioaccumulation des métaux dans Coelastrella se fait en deux étapes. La première étape, la biosorption, est une adsorption rapide, passive et réversible des ions métalliques sur la paroi cellulaire. La seconde étape est l'absorption cellulaire des métaux à travers la membrane plasmique grâce à des transporteurs spécifiques. La composition biochimique de la paroi cellulaire, qui contrôle la biosorption des métaux, et les mécanismes moléculaires qui régissent l'absorption de l'argent sont encore inconnus chez Coelastrella. L'objectif de ce projet de thèse est de combler cette lacune et de déchiffrer les mécanismes d'adsorption de la paroi cellulaire et d'absorption cellulaire de l'argent dans la microalgue hypertolérante aux métaux Coelastrella sp. PCV.

Pollution of terrestrial and aquatic ecosystems by metals is a major threat to environmental and human health. Microalgae have a high capacity to capture metals and offer an efficient, cost-effective, and eco-friendly solution to remove toxic metals from polluted waters. In this context, the characterization of new model organisms with a high metal accumulation capacity is particularly relevant and timely. In the LPCV/MetalStress team, we have isolated a unicellular green microalga of the genus Coelastrella that is hypertolerant to silver and uranium and accumulates high amounts of these metals. Metal bioaccumulation in Coelastrella consists of two steps. The first step, biosorption, is a rapid, passive, and reversible adsorption of metal ions onto the cell wall. The second step is the cellular uptake of metals across the plasma membrane through specific carriers. The biochemical composition of the cell wall, which controls metal biosorption, and the molecular mechanisms underlying the uptake of silver are still unknown in Coelastrella. The objective of this PhD project is to fill this gap and decipher the mechanisms of cell wall adsorption and cellular uptake of silver in the metal-hypertolerant microalga Coelastrella sp. PCV.