La pollution des écosystèmes terrestres et aquatiques par l'uranium (U) constitue une menace importante pour l'environnement et la santé humaine, ce radionucléide étant chimiotoxique. La caractérisation des organismes qui tolèrent et accumulent l'U est essentielle pour comprendre les mécanismes moléculaires liés et pour proposer de nouvelles stratégies efficaces pour la biorestauration des environnements contaminés par l'U.
Au cours de ce travail, nous avons isolé une microalgue verte unicellulaire du genre Coelastrella (Chlorophyceae, Scenedesmaceae) dans des eaux usées contaminées par de l'U. Nous avons montré que Coelastrella sp. PCV est beaucoup plus tolérante à l'U que Chlamydomonas reinhardtii et Chlorella vulgaris. Coelastrella est capable d'accumuler très rapidement l'U puis de le libérer progressivement dans le milieu, probablement pour limiter ces effets toxiques. La capacité de Coelastrella à accumuler l'U est remarquablement élevée, avec jusqu'à 600 mg d'U fixé par g de biomasse sèche. Coelastrella est capable de croître et de maintenir une photosynthèse élevée dans des eaux naturelles contaminées par des métaux provenant d'une zone humide située à proximité d'une mine d’U réhabilitée. En un seul cycle de croissance d'une semaine, Coelastrella est capable de capturer 25 à 55 % de l'U des eaux contaminées et a démontré une accumulation de gouttelettes lipidiques. Coelastrella sp. PCV est une microalgue très prometteuse pour l'assainissement des eaux polluées avec la valorisation de la biomasse algale qui accumule les lipides.​
Des analyses transcriptomiques, métabolomiques et ionomiques ont également été réalisées afin d’identifier les acteurs moléculaires impliqués dans la tolérance et l’accumulation de l’U chez Coelastrella sp. PCV. L’ontologie des gènes dont l’expression est influencée par le stress U permet pour la première fois d’avoir une vision globale des principaux processus affectés par le radionucléide chez une microalgue verte. Le cycle cellulaire, la traduction, la photosynthèse et la biosynthèse des acides aminés et des nucléotides sont réprimés au cours du stress, confirmant les données physiologiques et métabolomiques (diminution des pools de protéines, acides aminés, nucléotides). Les catégories fonctionnelles induites par l’U concernent les processus de réponse au stress, le catabolisme, le métabolisme lipidique et les transports. De nombreux gènes codant des protéines impliquées dans le transport du calcium, du phosphate et du fer sont par exemple dérégulés au cours du stress U. Certains de ces gènes ont potentiellement un rôle dans l’accumulation et/ou l’efflux d’U dans Coelastrella.
Enfin, pour mieux comprendre les mécanismes d’accumulation de l’U dans Coelastrella et ses conséquences sur l’homéostasie ionique, différentes approches d’imagerie cellulaire sont mises en œuvre. Les premières analyses en FIB-SEM et STEM-EDX nous permettent d’étudier la dynamique des compartiments cellulaires au cours du stress U et d’identifier les sites potentiels d’accumulation du radionucléide.​