Modulation du volatolome des microalgues en réponse à un stress

Modulation of the microalgal volatolome in response to stress

• Auteur / Autrice : Emeline Delcros
• Direction : Severine Le faucheur, Mickael Le bechec
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie analytique
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2025
• Etablissement(s) : Pau
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Exactes et leurs Applications
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences analytiques et de Physico-chimie pour l'Environnement et les Matériaux

Mots clés

Mots clés libres

Composés organiques volatiles

Métabolomique

Microorganismes

Métaux

Ecosystèmes aquatiques

Biosurveillance

Volatile organic compounds

Metabolomics

Microorganisms

Metals

Aquatic ecosystems

Biomonitoring

Résumé

Les écosystèmes aquatiques sont soumis à divers stress liés aux changements globaux, tel que la pollution chimique et le changement climatique. Afin de les protéger, il est essentiel d'étudier l'impact de ces ensembles de stress sur les organismes ainsi que de développer des outils de biosurveillance rapides et fiables de la qualité des eaux de surface. Lorsqu'un organisme est soumis à une modification de son environnement, il répond par l'activation de mécanismes moléculaires d'adaptation ou de défense. Cette réponse au stress est mesurable au niveau moléculaire au travers des analyses métabolomiques. Cependant, ces analyses complexes sont généralement lourdes à mettre en place et difficiles à exploiter. Les métabolites volatils produits par le métabolisme peuvent être analysés de façon plus simple et rapide grâce à l'émergence d'instruments de spectrométrie de masse à injection directe (SIFT-MS). Un couplage innovant d'une thermodésorption à des analyses dynamiques SIFT-MS pourra se montrer particulièrement efficace pour caractériser les modulations du stress chez les organismes aquatiques, notamment les producteurs primaires. Le présent projet s'intéressera donc à l'identification de l'empreinte volatolomique des microalgues et aux paramètres modulant sa synthèse. Nous nous attacherons particulièrement à comprendre comment les stress abiotiques (pH, lumière, température, métaux émergents) et biotiques (présence de prédateurs) modifient le volatolome des microalgues modèles, aussi bien en conditions contrôlées que sous forme de biofilms en milieu naturel. Les objectifs sont d'identifier les molécules chimiques volatiles (terpènes, alcanes, composés soufrés ou oxygénés) détectables simplement et rapidement, et représentatives d'une exposition au stress. Les résultats obtenus nous permettront ainsi de mieux comprendre l'effet des contaminants émergents sur les organismes aquatiques et de mettre en place de nouveaux moyens pour démontrer leur impact sur les écosystèmes aquatiques.

Aquatic ecosystems are exposed to various stresses related to global changes, such as chemical pollution and climate change. To protect them, it is essential to study the impact of these combined stresses on organisms and to develop rapid and reliable biomonitoring tools for surface water quality. When an organism is exposed to a change in its environment, it responds through the activation of molecular adaptation or defense mechanisms. This stress response can be measured at the molecular level through metabolomic analyses. However, such analyses are often complex, difficult to implement, and challenging to interpret. Volatile metabolites produced by metabolism can be analyzed more easily and rapidly thanks to the emergence of direct-injection mass spectrometry instruments (SIFT-MS). An innovative coupling of thermal desorption with dynamic SIFT-MS analyses could prove particularly effective for characterizing stress-related changes in aquatic organisms, especially primary producers. This present project aims to identify the volatolomic fingerprint of microalgae and to investigate the parameters influencing its synthesis. We will pay particular attention to understanding how abiotic stresses (pH, light, temperature, emerging metals) and biotic stresses (presence of predators) modify the volatolome of model microalgae, both under controlled conditions and as biofilms in natural environments. The objectives are to identify volatile chemical compounds (terpenes, alkanes, sulfur- or oxygen-containing compounds) that can be simply and rapidly detected, and that are representative of stress exposure. The results obtained will allow us to better understand the effects of emerging contaminants on aquatic organisms and to develop new ways to demonstrate their impact on aquatic ecosystems.