Dissection fonctionnelle du métabolisme de l'amidon chez les cyanobactéries – starchevol

L'amidon constitue la réserve insoluble et cristalline de glucose par excellence du règne végétal. Ce dernier se différencie du glycogène retrouvé tant chez les bactéries que chez les autres eucaryotes par une agrégation semi-cristalline et insoluble des polymères. Nous avons démontré que la synthèse cristalline de l'amidon est obtenue par un phénomène d'épissage d'un précurseur hydrosoluble. Ce dernier repose sur l'action d'une enzyme de débranchement dont la phylogénie atteste clairement l'origine procaryote. Or jusqu'il y a quelques mois, aucune bactérie accumulatrice d'amidon n'a jamais été rapportée. Très récemment, des biologistes marins ont isolé de l'Atlantique nord une cyanobactérie accumulant un polysaccharide de réserve dont l'aspect rappelle le grain d'amidon. Nous avons axénisé cette souche (souche AY100521) et avons déterminé la structure préliminaire de son polysaccharide de réserve qui s'est révélé identique aux polymères végétaux. - Cette espèce était proche d'autres cyanobactéries diazotrophes du groupe V où des structures polysaccharidiques intermédiaires entre le glycogène et l'amylopectine ont été décrites très récemment. Toutes les cyanobactéries accumulatrices de ces polymères se caractérisent par une diazotrophie à l'état unicellulaire. La nitrogenase ne pouvant fixer l'azote en présence d'oxygène, cette physiologie requiert, de ce fait, une séparation temporelle par l'horloge circadienne des phases respectives de photosynthèse oxygénique et de diazotrophie anoxique. Les besoins énergétiques importants de la diazotrophie ont donc nécessité pendant le jour un empaquetage très serré des réserves glucidiques caractérisé, comparativement au glycogène, par une plus grande inertie osmotique et un turnover réduit lors de sa synthèse, afin d'en - maximiser l'usage pendant la phase diazotrophe à l'obscurité. Nous postulons donc, d'une part, que l'amidon de ces cyanobactéries est requis pour la diazotrophie et que, d'autre part, l'ancêtre des plastes végétaux était caractérisé par une physiologie et un contenu génomique plus proche des cyanobactéries actuelles du sous-groupe V que des autres cyanobactéries accumulatrices de glycogène. Pour valider ces hypothèses, nous proposons de préciser la nature des voies de synthèse des polymères cristallins chez les cyanobactéries du groupe V et de tester la proximité d'un des représentant de ce sous-groupe relativement aux plastes des végétaux. - ...