DS02 - Energie, propre, sûre et efficace

Modélisation de la Mixotrophie chez l’algue extrêmophile Galdieria sulphuraria – MoMix

Momix: modélisation du metabolisme mixotrophe chez les microalgues

Galdieria sulphuraria est une microalgue photosynthétique cosmopolite isolée dans des zones volcaniques. Cette algue acidophile et thermophile est caractérisée par une grande souplesse métabolique ainsi que par une productivité en biomasse élevée.

enjeux

G. sulphuraria est capable de croitre en régime phototrophe (utilisation exclusive de la lumière comme source d’énergie), hétérotrophe (fermentation ou respiration de carbone réduit) ainsi qu’en conditions mixotrophes (utilisation simultanée de la lumière et du carbone réduit). Par conséquent, G. sulphuraria est considéré comme un nouveau modèle encore très peu utilisé pour des applications Biotech. D'autre part, les bases moléculaires de ces performances uniques sont encore largement inconnues. Pour cette raison, nous proposons un projet pour comprendre les mécanismes moléculaires de la croissance mixotrophique de Galdieria, comme une étape engagée vers l’obtention d’une biomasse maximale pour des applications biotechnologiques

Ceci sera réalisé par un criblage à haut débit (photosynthèse, croissance) de différentes souches dans des conditions photo / mixotrophiques. Une approche de génomique comparative, de protéomique ainsi que des analyses métaboliques rendront possible la reconstruction du réseau métabolique de G. sulphuraria, grâce à un outil bio-informatique dédié à la reconstruction, à la visualisation et à l’analyse des réseaux métaboliques.

Ceci permettra de réaliser une modélisation semi-quantitative du métabolisme (analyse du bilan des flux, « flux balance analysis »), et donc d’identifier les contraintes et les étapes limitantes dans la conversion de l’énergie lumineuse et carbonée.

Pour atteindre ces objectifs, nous avons rassemblé un consortium de trois partenaires (LPCV, HHU, BGE) avec un solide bilan dans l'étude du métabolisme des organismes photosynthétiques, tous leaders de la recherche dans leurs domaines scientifiques. Les laboratoires partenaires ont contribué aux premières études de G. sulphuraria (HHU), y compris le séquençage de son génome, et l'identification du mécanisme de la mixotrophie chez les microalgues (LPCV-LPM).

Les trois partenaires étudieront les différentes étapes clés du métabolisme mixotrophe avec une expertise méthodologique complémentaire (physiologie, respiration et reconstruction métabolique, LPCV, protéomique BGE, génomique comparative et flux métaboliques, HHU).
Plusieurs publications sont attendues de ce projet

Galdieria sulphuraria est une microalgue photosynthétique cosmopolite isolée dans des zones volcaniques. Cette algue acidophile et thermophile est caractérisée par une grande souplesse métabolique ainsi que par une productivité en biomasse élevée. G. sulphuraria est capable de croitre en régime phototrophe (utilisation exclusive de la lumière comme source d’énergie), hétérotrophe (fermentation ou respiration de carbone réduit) ainsi qu’en conditions mixotrophes (utilisation simultanée de la lumière et du carbone réduit). Par conséquent, G. sulphuraria est considéré comme un nouveau modèle encore très peu utilisé pour des applications Biotech. D'autre part, les bases moléculaires de ces performances uniques sont encore largement inconnues. Pour cette raison, nous proposons un projet pour comprendre les mécanismes moléculaires de la croissance mixotrophique de Galdieria, comme une étape engagée vers l’obtention d’une biomasse maximale pour des applications biotechnologiques. Ceci sera réalisé par un criblage à haut débit (photosynthèse, croissance) de différentes souches dans des conditions photo / mixotrophiques. Une approche de génomique comparative, de protéomique ainsi que des analyses métaboliques rendront possible la reconstruction du réseau métabolique de G. sulphuraria, grâce à un outil bio-informatique dédié à la reconstruction, à la visualisation et à l’analyse des réseaux métaboliques. Ceci permettra de réaliser une modélisation semi-quantitative du métabolisme (analyse du bilan des flux, « flux balance analysis »), et donc d’identifier les étapes limitantes dans la conversion de l’énergie lumineuse et carbonée. Pour atteindre ces objectifs, nous avons rassemblé un consortium de trois partenaires (LPCV, HHU, BGE) avec un solide bilan dans l'étude du métabolisme des organismes photosynthétiques, tous leaders de la recherche dans leurs domaines scientifiques. Les laboratoires partenaires ont contribué aux premières études de G. sulphuraria (HHU), y compris le séquençage de son génome, et l'identification du mécanisme de la mixotrophie chez les microalgues (LPCV-LPM). Les trois partenaires étudieront les différentes étapes clés du métabolisme mixotrophe avec une expertise méthodologique complémentaire (LPCV: physiologie, respiration et reconstruction métabolique; BGE: protéomique, bioinformatique; HHU: génomique comparative et flux métaboliques)
Ce projet fournira des connaissances sur les moyens d'optimiser la productivité de cette algue et permettra d’identifier des cibles pour une amélioration de la productivité de la biomasse dans une perspective d'ingénierie métabolique future.

Coordination du projet

Giovanni Finazzi (Laboratoire de Physiologie Cellulaire et Végétale)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

CEA/DRF/BIG/BGE BIOLOGIE A GRANDE ECHELLE
LPCV Laboratoire de Physiologie Cellulaire et Végétale
Institute for Plant Biochemistry-Heinrich-Heine-Universität

Aide de l'ANR 234 756 euros
Début et durée du projet scientifique : janvier 2018 - 36 Mois

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