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Accélérer la découverte de gènes impliqués dans la production d’huile chez les microalgues



Des chercheurs du laboratoire Physiologie Cellulaire & Végétale étudient le métabolisme de la diatomée Phaeodactylum tricornitum et mettent en évidence que de petites molécules présentent un intérêt direct pour induire l’accumulation d’huile par ces algues.

Publié le 26 juin 2018
Les microalgues sont une ressource prometteuse pour produire de l’huile pour des usages allant de l’alimentation à la santé humaine, les cosmétiques, la chimie verte ou les biocarburants. Alors que certaines applications de haute valeur ajoutée font déjà l’objet d’une production industrielle, des améliorations sont à apporter pour les marchés dits de commodités (chimie, carburants). Les microalgues considérées pour ces développements font partie de groupes eucaryotes parmi les plus complexes et les moins bien connus. Il est difficile d’aborder cette question en disposant de connaissances très fragmentaires. De petites molécules peuvent toutefois nous aider.

La microalgue étudiée à ces fins par l’équipe Biogenèse, dynamique et homéostasie des lipides membranaires du laboratoire Physiologie Cellulaire & Végétale est une diatomée, Phaeodactylum tricornutum. Les diatomées (Figure) peuplent les océans et les eaux douces et sont connues pour leurs délicates structures de verre, élaborées à l’aide de silice. Phaeodactylum se cultive au laboratoire ; son génome est connu et des outils moléculaires sont disponibles pour la manipuler. Certains gènes impliqués dans la production d’huile ont déjà été identifiés par homologie avec des plantes ou la levure.


© Antoine Jaussaud, LPCV

Pour aller plus loin, les chercheurs de l’équipe ont collaboré avec le CMBA (plate-forme de criblage pour des Molécules Bio-Actives) du laboratoire Biologie à Grande Échelle, afin de cribler une collection de plus de 1200 petites molécules déjà décrites pour des activités médicamenteuses. Le crible a été réalisé en utilisant une sonde fluorescente spécifique qui permet de repérer les molécules capables de provoquer l’accumulation d’huile dans la diatomée. Sur les 1200 molécules testées, 40 ont été identifiées, dont certaines sont les principes actifs de médicaments qui provoquent une prise pondérale chez l’homme, ce qui n’est pas illogique ! Signe de la cohérence de la démarche : des familles de molécules de structures chimiques proches sont toutes actives ; vice versa, parmi les molécules sélectionnées figurent des molécules de structures très différentes, mais connues pour cibler une même voie métabolique.
Grâce à cette approche, plusieurs cibles potentielles ont été révélées. L’équipe a plus particulièrement analysé les petites molécules qui interfèrent avec le métabolisme des stérols. En touchant cette voie, le substrat initial pour la synthèse des stérols s’accumule et est détourné pour alimenter la synthèse des huiles. Parmi ces molécules, un analogue d’hormone œstrogène, l’éthynylestradiol (pilule contraceptive) se montre très actif (Figure).


Développement de gouttelettes d’huile (en jaune) provoqué par la présence d’éthynylestradiol, un œstrogène de synthèse.

Cette étude a donc tout d’abord permis de découvrir de petites molécules ayant un intérêt direct pour induire l’accumulation d’huile par les algues [1]. Les molécules étant « annotées » pour les cibles qu’elles visent dans des contextes biomédicaux, elles permettent d’éclairer des voies biologiques nouvelles chez les microalgues. Les chercheurs ont ainsi exploité ces données pour mettre en évidence le rôle de l’oxyde nitrique (NO) [2], du métabolisme des stérols, et d’autres voies de signalisations [1].

Un résultat inattendu a été d’observer à quel point les diatomées étaient sensibles à des perturbateurs endocriniens, première démonstration de l’impact que peuvent avoir ces composés pour le phytoplancton océanique.

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