Johan Decelle, chercheur au laboratoire Physiologie Cellulaire & Végétale de notre institut, explore les bases métaboliques de la photosymbiose * sur des modèles unicellulaires d'eau douce et marine afin de comprendre le fonctionnement de ce partenariat. Son équipe à pour but de dévoiler les mécanismes subcellulaires qui jouent un rôle clef dans le maintien de la photosymbiose. En combinant transcriptomique et métabolomique, l'équipe utilise différentes techniques d'imagerie à l'échelle nanométrique, telles que la microscopie électronique 3D et les plateformes d'imagerie chimique.

Le plancton marin unicellulaire, qui soutient les réseaux alimentaires océaniques et a un impact important sur le cycle global du carbone, peut établir différents types de symbioses pour obtenir de l'énergie. La symbiose plastidique, par laquelle les cellules hôtes intègrent temporairement des cellules microalgales (photosymbiose) ou simplement leurs plastes photosynthétiques (kleptoplastie) comme usines à carbone intracellulaires alimentées par l'énergie solaire, est une interaction clé dans les océans de surface du monde entier. La symbiose des plastes est à l'origine d'une innovation évolutive majeure qui a répandu la photosynthèse chez les eucaryotes, transformant ainsi la biosphère. Malgré cette importance écologique et évolutive, on sait très peu de choses sur la manière dont une machinerie photosynthétique est intégrée structurellement et métaboliquement dans une cellule hôte et sur les mécanismes qui permettent aux cellules de transporter les sucres, principal produit photosynthétique et monnaie énergétique.

« Nous allons développer de nouveaux outils d'imagerie et de génétique pour disséquer mécaniquement cette interaction métabolique clé à différentes échelles », explique Johan. « En combinant l'imagerie subcellulaire multimodale et la photophysiologie, nous dévoilerons d'abord comment la machinerie photosynthétique est remodelée morphologiquement et métaboliquement dans la symbiose pour apporter des avantages à l'hôte. Nous étudierons ensuite l'identité, la localisation et le rôle des transporteurs de sucre qui sous-tendent le flux de carbone source-puits dans la symbiose des plastes, ce qui nous permettra d'évaluer les forces évolutives et environnementales qui façonnent la connexion métabolique ».

Franchissant les frontières entre la biologie structurelle, l'écophysiologie et l'évolution, ce projet ambitieux permettra de résoudre les mécanismes fondamentaux des symbioses planctoniques répandues, faisant ainsi progresser notre compréhension du fonctionnement et du flux de carbone des écosystèmes marins.