Vers une usine cellulaire produisant des biohydrocarbures : biologie et biotechnologie d'un modèle émergent de microalgue streptophyte // Towards a cellular factory producing biohydrocarbons: biology and biotechnology of an emerging streptophyte microalg

Dans l'histoire évolutive du vivant, l'adaptation progressive de certaines microalgues aquatiques à un mode de vie aéroterrestre a été une période capitale car elle a permis de donner naissance à toutes les plantes terrestres actuelles. Le séquençage récent de génomes d’algues streptophytes, un groupe jusqu’à présent peu étudié, a commencé à lever le voile sur ce processus évolutif. L’apparition chez une algue streptophyte ancestrale de la capacité à synthétiser et excréter des composés hydrophobes comme les hydrocarbures, capables de former une couche protectrice imperméable à l’eau à la surface des cellules, a nécessairement été une étape importante dans la survie et l’adaptation en milieu aérien. Aujourd’hui, l’incapacité des algues industrielles à excréter des hydrocarbures est par ailleurs un verrou biotechnologique important en vue d’une production dans un organisme photosynthétique d’hydrocarbures biosourcés pour la chimie verte ou les carburants. L’objectif de ce projet de thèse est donc double : d’abord, dans un but de connaissance fondamentale, de caractériser les voies de synthèse et d’excrétion de composés hydrophobes dans une algue qui est un modèle émergent d’algue streptophyte (et est jusqu’à présent la seule où l’on peut identifier un équipement enzymatique de synthèse d’hydrocarbures similaire à celui des plantes); ensuite, dans un but appliqué, de déterminer par des approches d’ingénierie génétique un set de protéines qui permet de maximiser la synthèse et l’excrétion des hydrocarbures dans cette algue modèle.
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In the evolutionary history of living organisms, the gradual adaptation of certain aquatic microalgae to an aero-terrestrial way of life was a crucial period, as it gave rise to all present-day terrestrial plants. Recent sequencing of the genomes of streptophytic algae, a group little studied until now, has begun to shed light on this evolutionary process. The appearance in ancestral streptophytic algae of the ability to synthesize and excrete hydrophobic compounds such as hydrocarbons, capable of forming a water-impermeable protective layer on the cell surface, was necessarily an important step in survival and adaptation to the aerial environment. Today, the inability of industrial algae to excrete hydrocarbons is a major biotechnological barrier to the biosourced production of hydrocarbons for green chemistry and fuels. The aim of this thesis project is therefore twofold: firstly, to characterize the synthesis and excretion pathways of hydrophobic compounds in an algae that is an emerging model of streptophyte algae and the only one in which hydrocarbon synthesis enzymatic equipment similar to that found in plants is present; secondly, for applied purposes, to use genetic engineering approaches to determine a set of proteins that will maximize hydrocarbon synthesis and excretion in this model alga.
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Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut de Biosciences et Biotechnologies d’Aix Marseille
Service : Service de Biologie Végétale et de Microbiologie Environnementale
Laboratoire : Laboratoire de Bioénergétique et Biotechnologie des Bactéries et Microalgues
Ecole doctorale : Sciences de la Vie et de la Santé (SVS)
Directeur de thèse : BEISSON Frédéric
Organisme : CNRS
Laboratoire : DSV/IBEB/SBVME/L3BM

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut de Biosciences et Biotechnologies d’Aix Marseille
Service : Service de Biologie Végétale et de Microbiologie Environnementale