Alors que la base des interactions hôte-pathogène chez les plantes terrestres sont désormais très bien décrites, que ce soit au niveau physiologique, métabolique ou moléculaire, chez les macroalgues marines les investigations n'en sont qu'à leur début. Chez l'algue brune L. digitata, les études sur les réponses de défense suite à l'élicitation par les oligoguluronates, ont permis d'appréhender la transduction du signal conduisant à la production d'un burst oxydant, ainsi que la mise en place tardive de la résistance. Le métabolisme halogéné est particulièrement actif chez cette algue. Il semble être impliqué dans les réponses de défense comme en témoigne l'émission d'iode moléculaire et de composés organiques halogénés volatils, suite à l'élicitation par les oligoguluronates. Dans ce contexte, j'ai étudié la régulation du transcriptome de L. digitata en réponse à l'élicitation par les oligoguluronates, par hybridation soustractive suppressive, macroarray et PCR Quantitative. J'ai ainsi identifié dix gènes codant notamment des haloperoxydases, des thiorédoxines et des enzymes de la voie des pentoses phosphates. L'induction de ces gènes suite à l'élicitation suggère une gestion originale du stress oxydant chez L. digitata. L'implication du métabolisme halogéné dans les réponses de défense a été mise en avant par l'expression différentielle de certains gènes codant des haloperoxydases. La régulation spécifique de certains de ces gènes apporte la première preuve expérimentale que les différents membres d'haloperoxydases ont évolué vers des fonctions biologiques spécifiques. L'identification de ces gènes comme marqueurs moléculaires des réponses de défense a permis d'établir la première modélisation de la signalisation intracellulaire conduisant à l'activation de gènes de défense de L. digitata et de souligner le rôle du peroxyde d'hydrogène dans plusieurs voies distinctes. Les outils développés et les marqueurs moléculaires identifiés permettront d'approfondir la compréhension des réponses de défense des macroalgues dans le contexte des interactions biotiques et de la signalisation à distance.

Les effets du dichromate et de l'aluminium sur le transport d'électrons photosynthétique et les mécanismes de dissipation d'énergie des Photosystèmes II et l ont été évalués quand différentes espèces d'algues ont été exposées aux métaux. Les propriétés structurelles du photosystème II ont été étudiées par immunobuvardage de type Western blot et par chromatographie liquide à haute performance. Les propriétés fonctionnelles des Photosystème II et l ont été déterminées par la mesure de la cinétique de fluorescence chlorophylienne et les changements d'absorbance à 830 nm, respectivement. Pour l'étude des effets du dichromate, l'algue verte Chlamydomonas reinhardtii et des mutants de C. reinhardtii déficients du cycle des xanthophylles ont été utilisés comme modèle biologique. Pour l'aluminium, l'étude des effets de la forme ionique libre A1³⁺ a été effectuée dans un milieu acide (pH 3,0) en utilisant deux espèces d'algues tolérantes à de bas pH, Euglena gracilis et Chlamydomonas acidophila. Nous avons conclu que les rendements photochimiques maximals des Photosystèmes II et l sont diminués par les effets du dichromate. L'inhibition de la photochimie par le dichromate cause une diminution de la dissipation d'énergie par la voie photochimique du Photosystème II et une augmentation de la dissipation d'énergie sous forme non-photochimique non-régulée. L'absence d'un cycle des xanthophylles fonctionnel rend l'appareil photosynthétique plus sensible à la photoinhibition induite par la toxicité du dichromate. Pour les effets de l'aluminium sur la photochimie du Photosystème II, la dissipation d'énergie par les voies photochimiques et non-photochimiques est affectée différemment chez des espèces d'algues présentant des résistances différentes aux effets des métaux. Cette inhibition va entrainer une diminution de la production d'ATP et de NADPH menant à une diminution de la production de biomasse chez les algues sensible à l'aluminium. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Algues, Aluminium, Chlamydomonas acidophila, Chlamydomonas reinhardtii, Dichromate, Euglena gracilis, Métaux, Photosynthèse, Photosystème l, Photosystème II, Toxicologie.

La pollution des milieux aquatiques par les métaux lourds demande une évaluation du risque des effets toxiques chez des espèces aquatiques. En particulier, le cadmium est connu pour être un métal non essentiel pour le fonctionnement cellulaire et toxique à faible concentration. Environ 25 000 tonnes de cadmium par année sont rejetées dans l'environnement via les activités industrielles, d'extraction de métaux, par l'emploi de pesticides et autres. Dans ce contexte, tant la formation que l'activité de l'appareil photosynthétique représente une cible importante pour les contaminants métalliques parce que l'inhibition des processus biochimiques et biophysiques de la photosynthèse affectent en entier la physiologie des plantes. Dans cette étude, la biosynthèse de la chlorophylle et la fluorescence chlorophyllienne ont été utilisées afin d'évaluer les effets toxiques du cadmium sur la formation de l'appareil photosynthétique et son activité. Dans un premier temps, l'effet toxique du cadmium a été évalué sur l'activité photosynthétique de l'algue verte. Dans cette partie, la fluorescence chlorophyllienne des algues est utilisée comme une approche pour évaluer le risque de toxicité du cadmium. Une altération de la capacité photosynthétique induite par les métaux lourds se reflète dans le rendement et la cinétique de fluorescence. Deux souches de cette espèce, une souche «sauvage» (CC-125 WT mt+) avec paroi cellulaire et une souche «mutante» (CC-400 CW 15 mt+) sans paroi, ont été employées pour étudier les effets de la paroi cellulaire sur l'absorption du cadmium et son effet toxique après 24 et 48 heures de traitement. Les courbes dose-réponse obtenues pour ces deux souches ont permis d'identifier une grande sensibilité des effets toxiques du cadmium pour les algues sans paroi par rapport à celles avec paroi en présence d'une même concentration nominale de cadmium. Les paramètres photosynthétiques de fluorescence ont indiqués que le site d'inhibition au cadmium a été au complexe enzymatique du dégagement d'oxygène associé au photosystème II. Dans la seconde partie, afin d'évaluer la capacité à synthétiser la chlorophylle dans un environnement contaminé au cadmium, la phototransformation de la protochlorophyllide (PChlide) en chlorophyllide (Chlide) par l'enzyme protochlorophyllide oxydoréductase (POR) a été étudié chez l'algue unicellulaire Chlamydomonas reinhardtii. Une souche mutante ne synthétisant pas la chlorophylle à l'obscurité a du être utilisé afin d'obtenir des cellules étiolées, c'est-à-dire que les chloroplastes de ces cellules ne sont pas encore formés. La fluorescence à basse température (77 °K) est l'outil permettant de suivre dans le temps la phototransformation des pigments et la formation des photosystèmes. Les spectres de fluorescence ont permis d'évaluer un certain retard dans la phototransformation de la protochlorophyllide en chlorophyllide ce qui a une répercussion sur la formation des photosystèmes. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Cadmium, Chlamydomonas reinhardtii, Chlorophillide, Chlorophylle, Cytométrie de flux, Fluorescence, Métaux lourds, NADPH-protochlorophyllide oxydoréductase, Photosynthèse, Protochlorophillide, Toxicité.

Les rejets d'effluents liquides des Centres Nucléaires de Production d'Electricité (CNPE) sont constitués d'un mélange de substances stables et radioactives. L'exposition d'organismes à des substances en mélange peut faire l'objet d'interactions diverses, conduisant à une augmentation ou à une diminution des effets observés. Afin d'identifier de possibles interactions dans le cas de mélanges de substances caractéristiques (en termes de toxicité et de quantité) des rejets de CNPE, l'effet d'un mélange binaire composé de cuivre et d'HTO a été étudié sur le modèle d'algue unicellulaire Chlamydomonas reinhardtii. Dans un premier temps, la toxicité de l'HTO a été analysée. L'HTO s'est révélée être peu toxique envers notre modèle biologique. L'effet le plus sensible et le plus précoce est une augmentation du stress oxydant (dès 40 kBq mL-1 - 0.13 µGy h-1). Lors de l'exposition des cellules algales au mélange HTO/Cu, une interaction a été révélée au niveau du stress oxydant cellulaire, celui-ci étant supérieur à une simple addition de l'effet des deux substances. Cette interaction peut s'expliquer par une augmentation de l'internalisation du cuivre en présence d'HTO, mais aussi potentiellement par des interactions toxiques directes (notamment sur les processus de régulation du stress oxydatif). En conclusion, il a été démontré que l'effet de substances stables et radioactives en mélange peut être supérieur à l'addition. Bien qu'étant uniquement représentative du mélange binaire HTO/Cu, cette étude montre néanmoins de potentielles interactions entre substances stables et radioactives, à considérer lors de l'évaluation des risques écologiques relatifs aux rejets de CNPE. / Liquid releases by Nuclear Power Plants (NPP) are composed of a mixture of radioactive and non-radioactive substances. When organisms are exposed to mixtures of contaminants the resultant toxicity can be enhanced, or reduced, due to interactions. In order to identify potential interactions between substances released by NPP, two substances representative of such effluents (in term of toxicity and of quantity) were selected for studies: Tritiated water (HTO) and copper (Cu). Effects of this binary mixture were studied on the unicellular green algae Chlamydomonas reinhardtii. HTO, when examined along, was not very toxic to C. reinhardtii. The most sensitive and early effect of HTO was an increase in oxidative stress at concentrations of 40 kBq mL-1 (0.13 µGy h-1). Algae exposure to the binary mixture HTO/Cu induced interactive effects on oxidative stress. Reactive Oxygen Species production was higher from exposure to the mixture of contaminants than the addition of the effect from each substance individually. This interaction was explained by an enhanced copper uptake by the alge when in the presence of HTO. The observed supra-additive effect could also be due to direct toxic interactions, especially on the antioxidant system. To conclude, this study showed that the effects of a mixture of radioactive and non-radioactive substances can be greater than what would be predicted based on mere addition of individual effects. Even thought this binary mixture is just a small part of NPP effluents, the study showed that potential interactions should be considered when determining ecological risks too aquatic ecosystems from NPP effluents.

Les efflorescences phytoplanctoniques nuisibles et/ou toxiques impactent depuis très longtemps les écosystèmes marins du monde entier. Ces développements massifs ont un effet néfaste sur les écosystèmes et leur exploitation. Les lagunes du Languedoc-Roussillon sont touchées depuis plusieurs décennies. En plus des risques sanitaires récurrents dus aux genres Dinophysis (toxines DSP) et Alexandrium (toxines PSP), Vulcanodinium rugosum a été identifiée en 2011 dans la lagune d’Ingril. Cette nouvelle espèce est productrice de pinnatoxines (neurotoxines). A travers ces travaux de thèse, la biologie de cette nouvelle espèce (cycle de vie, condition de croissance, production de toxines), ses capacités de contamination des mollusques et sa distribution géographique dans les lagunes limitrophes ont été étudiées sur des cultures au laboratoire et via des suivis environnementaux.Les résultats de cette étude ont mis en évidence le caractère thermophile et euryhalin de cette microalgue (croissance optimale à 25°C et à une salinité de 40 ) avec des plages de croissance comprises entre 20 et 30°C. Sa capacité à croître sur une source azotée organique (urée) a été observée in vitro. Son expansion à des lagunes du Languedoc-Roussillon autre que l’étang d’Ingril, a été confirmée par la mise en évidence de la contamination des moules par la pinnatoxine G. La survie de ce dinoflagellé dans le tractus digestif des moules et des huîtres prouve que le transfert de coquillages est une source de contamination potentielle des écosystèmes non impactés par cette espèce toxique.Le cycle de vie de V. rugosum n’a pu être élucidé que partiellement, le kyste de résistance n’ayant pas été identifié formellement. Les kystes temporaires apparaissent comme des stades très importants à prendre en considération en raison de leur capacité à se diviser et de leur forte présence sur les macrophytes. Ces formes temporaires de résistance peuvent constituer une source de contamination non négligeable des mollusques dans la lagune de l’Ingril même lorsque les cellules végétatives de V. rugosum sont peu présentes dans la colonne d’eau. En raison des faibles densités de V. rugosum in situ et la difficulté de son identification sur des critères morphologique, sa surveillance dans le cadre du REPHY demeure difficile. Ainsi l’utilisation de systèmes d’échantillonnage passifs (SPATT) constitués de résines qui adsorbent les toxines dissoutes dans l’eau permettrait la détection précoce des toxines associées à ces espèces benthiques émergentes. Cette étude met en évidence la prolifération d’une espèce émergente thermophile qui pourrait avec d’autres et à la faveur de changements climatiques constituer des problèmes sanitaires et économiques importants dans les écosystèmes lagunaires vulnérables de la Méditerranée. / Harmful and / or toxic phytoplankton blooms impact for a long time marine ecosystems worldwide. These massive developments have an adverse effect on ecosystems and their exploitation. The lagoons of the region Languedoc-Roussillon are affected for decades. In addition to recurring health risks from Dinophysis (DSP toxins) and Alexandrium (PSP toxins), Vulcanodinium rugosum was identified in 2011 in the lagoon Ingril. This new species product pinnatoxins (neurotoxins). Through this thesis work, the biology of this new species (life cycle, growth condition, toxin production), its shellfish contamination capacity and geographic distribution in neighboring lagoons were studied on cultures in the laboratory and via environmental monitoring.The results of this study have demonstrated its thermophilic and euryhaline features (optimum salinity and temperature of 25°C and 40 respectively) and its growth ranges between 20 and 30°C. Its ability to grow on an organic nitrogen source (urea) has been showed in vitro. Its expansion in other lagoons of Languedoc-Roussillon, was confirmed by the contamination of the mussels by the pinnatoxin G. The survival of this organism in the digestive tract of mussels and oysters proves that the transfer of shellfish is potentially a source of contamination of new ecosystems not yet affected by this toxic species.The life cycle of V. rugosum has not been fully described because the resistance cyst has not been formally identified. Temporary cysts appear as very important stages to be considered because of their ability to divide and their strong presence on macrophytes. These temporary forms of resistance may be a significant source of contamination of shellfish in the lagoon of the Ingril even when the vegetative cells of V. rugosum are weakly present in the water column. Because of the low densities of V. rugosum in situ and the difficulty of its identification on morphological criteria, the monitoring within the REPHY protocol remains difficult. Thus the use of passive sampling systems (Spatt) made with resins which adsorb toxins dissolved in water would make possible the early detection of toxins associated with these emerging benthic species. This study highlights the growth of an emerging thermophilic species that might with others and thanks to climate change provide important health and economic problems in vulnerable lagoon ecosystems of the Mediterranean.

Les installations nucléaires sont génératrices de déchets liquides radioactifs qui doivent être traités avant leur rejet dans l'environnement. Le cobalt et l'argent radioactifs sont, après le tritium et le carbone 14, les principaux radionucléides rejetés par des réacteurs à eau pressurisée. Les traitements de décontamination d'effluents liquides actuellement mis en œuvre dans les installations nucléaires reposent sur des procédés physico-chimiques d'évaporation, de coagulation/floculation, de séparation de phase, de sorption et d'échange d'ions. Ces procédés conventionnels sont très efficaces mais présentent diverses limitations : ils ne retiennent pas ou peu le carbone 14 et, en situation accidentelle, ils ne sont pas faciles à mettre en œuvre pour traiter de grands volumes. Le développement de procédés innovants palliant à ces inconvénients est donc nécessaire. Les technologies de bio-remédiation pourraient être une alternative intéressante dans le secteur nucléaire mais très peu de procédés ont été proposés. Ce travail vise ainsi à développer une filière de traitement d'effluents nucléaires originale basée sur l'action d'une micro-algue photosynthétique, Coccomyxa actinabiotis, résistant aux rayonnements ionisants et accumulant les radionucléides et métaux toxiques. Les réflexions menées en collaboration avec les différents acteurs du projet ont permis d'établir un cahier des charges pour concevoir la filière de traitement et réaliser un pilote en tenant compte des contraintes associées au milieu nucléaire et à l'utilisation d'une matrice biologique. La filière est organisée en plusieurs opérations incluant d'une part la production et la récolte des micro-algues et d'autre part la décontamination de l'effluent. La faisabilité de chacune de ces opérations est tout d'abord étudiée à l'échelle laboratoire. Ainsi, les conditions opératoires et les outils de suivi, de contrôle, et d'optimisation relatifs aux étapes de (i) production de biomasse algale, (ii) séparation et/ou concentration de la biomasse par microfiltration et (iii) décontamination de l'effluent, en particulier l'élimination de l'argent 110m, du cobalt 60 et du carbone 14, sont recherchés. Le montage de la filière complète est ensuite proposé ; basée sur les résultats obtenus à l'échelle de laboratoire, la faisabilité de la bio-décontamination de radionucléides par la micro-algue à l'échelle pilote est également étudiée et démontrée. Ce travail de recherche permet donc d'envisager le développement d'une filière innovante de traitement des effluents liquides d'industries nucléaires et confirme la potentialité de certaines micro-algues à assurer l'élimination de polluants ciblés. / Nuclear plants produce radioactive liquid wastes which are decontaminated before they are released. Radioactive cobalt and silver are the main radionuclides released by water pressurized reactor, after tritium and carbon 14. Liquid effluents are decontaminated by physic-chemical processes, such as evaporation, coagulation, sorption and ion exchange. These technologies are very efficient but cannot neutralize entirely the carbon-14 and, in the case of emergency situation, they are difficult to implement in order to decontaminate high amount of radioactive liquids. It is necessary to look for alternative decontamination methods. Bio-remediation technologies may constitute interesting alternatives in the nuclear field as well, but only a few bio-based technologies have been proposed. This work aims to develop a treatment unit based on the use of a photosynthetic micro-alga, extremely radio-tolerant and owning high capacity to concentrate radionuclides and toxic metals. The technical specification was draft to design the process and construct the pilot unit taking into account the constraints linked to the use of a biological matrix in a nuclear environment. The pilot-scale treatment unit, based on this micro-alga, includes different tasks to ensure the objectives of the process: algae have first to be produced in a growth medium and harvested before ensuring the treatment of the contaminated effluent. The feasibility of these operations is studied at laboratory scale. Operating conditions and monitoring and optimization tools for each step, (i) biomass production, (ii) biomass separation and concentration by microfiltration, (iii) effluent decontamination of silver-110m, cobalt-60, carbon-14, are sought. Based on the results obtained at laboratory scale, the feasibility of bio-decontamination of radionuclides by the micro-alga at pilot-scale is studied and demonstrated. Through this work, the development of an innovative process has to be considered for the decontamination of liquid effluents from the nuclear industry. This work confirms the high potential of algae to ensure the pollutants elimination.

Sargassum C. Agardh est un genre de macrophyte marine appartenant à la classe des Phaeophyceae. Ce genre est réparti mondialement et reconnu comme un des plus diversifiés de l'ordre des Fucales. Il est particulièrement bien représenté dans le Pacifique tropical et intertropical où il forme de grandes algueraies dont l'importance écologique et l'intérêt économique sont reconnus. Néanmoins, avec près d'un millier de taxons décrits depuis 200 ans, et une classification complexe et ancienne, identifier une espèce de Sargassum est une tâche difficile. La diversité du genre Sargassum des îles du Pacifique Sud a été analysée ici dans son contexte biogéographique Indopacifique. L'étude a été réalisée grâce à une méthode combinée utilisant des analyses morphologiques et ADN sur des collections récentes provenant de plusieurs régions du bassin Pacifique. La classification ainsi que la valeur taxonomique des caractères morphologiques traditionnellement utilisés ont été remis en question. Plus de 52 nouvelles synonymies ont été proposées ainsi que des révisions significatives de la classification traditionnelle du sous-genre Sargassum.

Les objectifs de notre projet de recherche portaient sur les effets toxiques des nanoparticules d'oxyde de cuivre encapsulées et du dichromate sur la photosynthèse d'une algue verte, C. reinhardtii. Le but de cette étude a été d'utiliser l'avantage des paramètres photosynthétiques dans l'évaluation de toxicité de ces polluants. La formation d'espèces réactives de l'oxygène responsable du stress oxydatif, a été étudiée par l'utilisation d'un marqueur, le 2',7'-dichlorodihydrofluoresceine diacetate dont la fluorescence a été suivie par cytométrie en flux. L'étude des effets sur la photochimie du PSII a été étudiée par la fluorescence chlorophyllienne. Dans la seconde partie du projet, nous avons étudié les effets du dichromate sur le transport d'électrons photosynthétiques et les mécanismes de dissipation d'énergie des Photosystèmes Il et I. Les propriétés structurelles du photosystème II ont été étudiées par «Western blot» et par chromatographie liquide haute performance. Les propriétés fonctionnelles des Photosystème II et I ont été déterminées par la mesure de la cinétique de fluorescence chlorophyllienne et les changements d'absorbance à 830 nm, respectivement. Pour ces études, l'algue verte Chlamydomonas reinhardtii a été utilisée comme modèle biologique dans le domaine d'ecotoxicologie. Nous avons mis en évidence que la nanoparticule d'oxyde de cuivre encapsulée entraînait l'altération de l'intégrité cellulaire par la formation d'espèces réactives de l'oxygène. Nous avons constaté que ces espèces réactives de l'oxygène sont responsables de la détérioration des pigments chlorophylliens. Les dommages importants de l'appareil photosynthétique font que l'énergie lumineuse absorbée sera principalement dissipée par les voies non-photochimiques. Cette étude démontre que les nanoparticules d'oxyde de cuivre encapsulées induisent d'importants effets toxiques au niveau photochimique dans la photosynthèse chez l'algue. Nous avons aussi conclu que les rendements photochimiques des Photosystèmes Il et I sont diminués par les effets du dichromate. L'inhibition de la photochimie par le dichromate cause une diminution de la dissipation d'énergie par la voie photochimique du Photosystème Il et une augmentation de la dissipation d'énergie sous forme non-photochimique non-régulée. Notre recherche nous permet de conclure que les paramètres photosynthétiques peuvent être utilisés pour l'évaluation de la toxicité des métaux. Les nombreuses mesures des différents paramètres, indicateurs de la photochimie dans la photosynthèse, nous ont permis de démontrer la grande utilité de ces paramètres pour évaluer les risques de toxicité par les métaux étudiés dans notre projet. De plus, les indicateurs de formation d'espèces réactives de l'oxygène ont aussi été démontrés comme excellent indicateur de toxicité. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Algues, Aluminium, Chlamydomonas acidophila, Chlamydomonas reinhardtii, Dichromate, Euglena gracilis, Métaux, Photosynthèse, Photosystème l, Photosystème II, Toxicologie.

Trouver des solutions aux carburants fossiles est un des grands challenges du XXIème siècle. Les plantes et les microalgues sont capables de produire de l’huile, facilement convertible en biodiésel. Afin d’optimiser la production de biocarburant, il est essentiel de connaitre les mécanismes cellulaires menant à la formation de ces lipides de réserve aussi appelés TAG (Triacylglycérides). En condition physiologique, le flux de lipide est naturellement orienté vers la synthèse de lipides membranaires qui permettent de créer de nouvelles membranes lors de la division cellulaire. Le manque de nutriments disponibles est une condition souvent rencontrée par les végétaux terrestres et les microalgues. Chez ces dernières, lors d’une en carence d’azote, la croissance cellulaire est ralentie et les TAG s’accumulent. Le flux de lipides, normalement orienté vers la synthèse de nouvelles membranes, est-il alors basculé vers la synthèse des lipides de réserve ? Pour vérifier cette hypothèse, une gamme de composés connus pour arrêter la croissance cellulaire a été testée sur la plante supérieure Arabidopsis thaliana selon une stratégie de génétique chimique. Quel que soit le traitement, l’inhibition de la croissance est toujours accompagnée par une augmentation de la teneur en TAG. Parmi les inhibiteurs, le méthotrexate, qui réprime l’enzyme dihydrofolate réductase impliquée dans le métabolisme C1, induit une augmentation des lipides de réserve jusqu’à 15 fois la valeur du contrôle. Ce traitement a été comparé à une carence en azote, qui dans nos conditions expérimentales, ralentie la croissance cellulaire et augmente d’un facteur 60 la teneur en TAG. L’analyse des profils lipidiques révèle que la déficience en azote engendre une diminution des classes de lipides membranaires -phospholipides et galactolipides, au profit des TAG, tandis que le traitement méthotrexate n’est pas associé à un remaniement membranaire. Néanmoins, les deux conditions partagent des similitudes, comme le taux d’insaturation des acides gras et l’expression des gènes des désaturases qui sont modifiés. La forte expression des gènes codant pour les Non Spécific Phospholipases C (NPC4/5), ainsi que des expériences de pulse-chase avec de la phosphatidylcholine (PC) marquée, ont mis en évidence que ce phospholipide est plus utilisé pour produire des TAG dans les deux traitements, qu’en condition contrôle. Afin d’évaluer plus finement l’importance des enzymes NPC4 et 5 dans le métabolisme d’accumulation des lipides de réserve, la construction de lignées mutantes d’A. thaliana (surexpresseur ou knock-out) a été amorcée. Les microalgues sont des modèles puissants pour les biocarburants de 3ème génération. Pour cette raison nous avons testé l’effet d’une déficience minérale et l’impact de différents inhibiteurs de croissance sur l’accumulation de TAG chez la microalgue Phaeodactylum tricornutum. Les résultats préliminaires suggèrent que la sensibilité aux inhibiteurs peut être différente chez les diatomées et les plantes supérieures. / Alternatives to fossil fuel are one of the biggest challenges of the 21st century. Plants and microalgae are able to produce oil which is easily convertible in biodiesel. In order to optimise the biofuel production it is necessary to know the cellular mechanisms leading to the setting up of these storage lipids or TAG (Triacylglycerides). In its physiological condition, the lipid flux is naturally orientated towards the membrane lipid synthesis, which allows the creation of new membranes which occurs during the cell division. Nitrogen deficiency, a condition often encountered by plants and algae, is known to induce cell growth to slow down and an accumulation of TAG in microalgae models. Is the lipid flux, which is conventionally orientated towards new membrane synthesis, tipped over the storage lipid synthesis? To check this hypothesis, a range of compounds known to stop the cell growth was tested on the higher plant model Arabidopsis thaliana, according to a chemical genetic strategy. All treatments showed a rise of the TAG content associated to a cell growth inhibition. Among them, the methotrexate inhibit the dihydrofolate reductase enzyme involved in the C1 metabolism and induced a TAG accumulation up to 15 times the control. This treatment was compared to a nitrogen starvation condition, which in our experiments slowed down the cell growth and induced an increase of 60 times to the TAG content. The lipid profile analysis revealed that the nitrogen deficiency led to a decrease of membrane lipids -phospholipids and galactolipids, in favour to TAG, whereas the methotrexate treatment was not associated to any membrane remodelling. Nevertheless, both conditions shared similarities, as the modifications of the fatty acid insaturation profile and the expression of desaturase genes. The strong gene expression of Non Specific phospholipases C (NPC4/5) and pulse-chase experiments performed with a labelled phosphatidylcholine (PC), highlighted the predominant involvement of this phospholipid in the TAG production which occurs during the two treatments. In order to evaluate the NPC role in the storage lipid metabolism more closely, A. thaliana mutant lines for NPC4 and NPC5 (over-expressers and knock-out) were initiated. Microalgae are powerful models for the third generation of biofuels. For this reason we tested the impact of a nutrient deficiency as well as the effect of different growth inhibitors on the TAG accumulation in the marine microalgae Phaeodactylum tricornutum. Preliminary results suggested that the inhibitor sensibility can be different between diatoms and higher plants.

Les gènes synthétiques des lectines des algues marines rouges Hypnea musciformis (HML) et Bryothamnion triquetrum (BTL) ont été clonés dans différents vecteurs et transformés dans plusieurs souches bactériennes d’expression. Les lectines recombinantes ont été obtenues dans la fraction soluble de cultures bactérienne dans les souches d’Escherichia coli Rosettagami 2 (DE3) pour rHML et BL21 (DE3) pour rBTL. Les tests d'hémagglutination ont montré que rHML et rBTL sont capables d’agglutiner les érythrocytes de lapin avec un bon pouvoir hémagglutinant mais seulement après traitement à la trysine et la papaine indiquant que leur ligands ne sont pas directement accessibles à la surface des hématies. Les propriétés hémagglutinantes de rHML et de rBTL confirment le repliement correct et l'état fonctionnel des protéines. La caractérisation de leur spécificité sur puces à sucres a montré une spécificité stricte de HML, BTL et rBTL pour les oligosaccharides complexes comportant la fucosylation (α1-6) du noyau, avec une préférence particulière pour les N-glycanes non bissectés, bi- et tri-antennés de chaîne courte. La présence d’acide sialique à l'extrémité non réductrice du glycane favorise la reconnaissance de ces glycanes. C'est la première caractérisation des lectines d’algues rouges par puce à sucres. Des expériences de STD-RMN menées sur BTL, ont montré son interaction avec un octasaccharide au niveau de noyau fucosylé (α1-6). L'activité toxique des lectines sauvages et recombinantes a été évaluée contre Artemia sp. et contre des cellules d'adénocarcinome du poumon (A549). Dans les essais de cytoxicité, HML, rHML, BTL et rBTL n’ont montré aucune toxicité contre Artemia sp. et seulement HML et rHML ont montré une cytotoxicité faibles contre les cellules d’adénocarcinome du poumon (A549). Le premier cristal de rBTL a été obtenu à l'aide d'un robot de cristallisation et diffractait à 15 Å. / Synthetic genes from the red marine algae Hypnea musciformis (HML) and Bryothamnion triquetrum (rBTL) were cloned into different vectors and transformed into several bacterial expression strains. The recombinant lectins were obtained from the soluble fraction of bacterial cultures using Escherichia coli Rosettagami 2 (DE3) strain for rHML and E. coli BL21 (DE3) strain for rBTL. Haemagglutination tests showed that rHML and rBTL are able to agglutinate rabbit erythrocytes with strong haemagglutination activity only after treatment with papain and trysine indicating that their ligands are not directly accessible at the cell surface. The haemagglutinating properties of rHML and rBTL confirm the correct folding and functional state of the proteins. A study of the specificity of these lectins by glycan array was conducted. HML, BTL and rBTL showed a restricted specificity for complex N-glycans with core (α1-6) fucose. A more detailed analysis of the specificity of these lectins showed a preference for non bisecting N-glycans, bi- and tri-antennary branching sugars with short chains. Addition of Sialic acid at the non-reducing end of N-glycans favors their recognition by the lectins. This is the first characterization of lectins from red algae by glycan array. An interaction between BTL and a core (α1-6) fucosylated octasaccharides was also observed by STD-NMR. The toxic activity of wild and recombinant lectins were evaluated against Artemia sp. and the human lung adenocarcinoma cell line (A549). In cytotoxicity assays, HML, rHML, BTL and rBTL showed no toxicity against Artemia sp. Only HML and rHML showed a low cytotoxic activity against cell line (A549). The first crystal of rBTL was obtained in micro-scale level using a robot and diffracted at 15 Å.