Mécanismes régulateurs à l’échelle du génome impliqués dans l’intégration des signaux lumineux et du CO₂ chez Chlamydomonas reinhardtii

Résumé :

Les microalgues sont des algues unicellulaires microscopiques que l’on trouve généralement dans les systèmes d’eau douce et marins et qui peuvent vivre à la fois dans les colonnes d’eau et sur le sol. Ces organismes ont développé la capacité de répondre à des stimuli externes potentiellement mortels, tels qu’une faible disponibilité environnementale de CO2, au cours desquels ils activent un mécanisme appelé mécanisme de concentration de CO2 (CCM), pour augmenter les niveaux de fixation interne du CO2 dans le pyrénoïde de leurs chloroplastes. Ils ont également développé des propriétés photoprotectrices pour pouvoir se protéger des stimuli lumineux excessifs qui pourraient entraîner un stress oxydatif au niveau cellulaire en dissipant les excès. l’énergie lumineuse en chaleur. D’autre part, les signaux lumineux provenant de l’environnement externe jouent également un rôle crucial dans la photosynthèse et ses mécanismes associés tels que le CCM et la photoprotection susmentionnés. Lorsque nous pensons au processus de photosynthèse et au CO2, nous pensons principalement au fait que ce dernier est un substrat nécessaire au processus. Cependant, le CO2 a également un rôle de signalisation et contrôle l’activation transcriptionnelle de la photoprotection et du CCM même en l’absence de lumière. Les mécanismes de contrôle du CO2 sont mal compris car peu étudiés. Dans ce projet, j’étudie le rôle de signalisation du CO2 et comment il s’intègre aux signaux lumineux au niveau moléculaire chez Chlamydomonas reinhardtii. Je m’intéresse à élucider les mécanismes par lesquels le CO2 et la lumière convergent pour contrôler la photoprotection et le CCM mais aussi l’expression des gènes à l’échelle du génome. Je me concentre dans un premier temps sur le facteur nucléaire CIA5 qui agit à la croisée du CO2 et de la signalisation lumineuse. CIA5, également connu sous le nom de CCM1, a été initialement découvert comme régulateur principal des gènes CCM. Les travaux de notre laboratoire ont montré que CIA5 est également un régulateur clé de l’expression des gènes liés à la photoprotection. Au début de cette thèse, j’ai mis en place des expériences pour commencer à répondre aux questions suivantes : L’expression de quels gènes, à l’échelle du génome, est contrôlée/affectée par le CO2 ? Quels gènes sont contrôlés uniquement par le signal lumineux ? Et quels gènes nécessitent que la lumière et le CO2 soient régulés ? Des expériences de séquençage d’ARN ont été réalisées où les algues ont été soumises à différents niveaux de CO2 et disponibilités de lumière. Les données sont analysées avec la direction et l’aide de notre collaborateur, le Dr Zoran Nikoloski de l’Université de Potsdam. L’objectif est de créer un réseau de régulation génétique (GRN) à partir des résultats du séquençage afin de proposer des gènes candidats contrôlés par le CO2, la lumière ou les deux. Certains des candidats seront testés en laboratoire tout au long de cette thèse en commandant des souches déficientes en gènes candidats spécifiques respectifs de la bibliothèque Chlamydomonas (bibliothèque CLiP). Les travaux de cette thèse peuvent contribuer à élargir la liste des découvertes qui élucident les rôles de signalisation réels du CO2 et de la lumière chez Chlamydomonas reinhardtii au niveau moléculaire. Cela peut profiter à la recherche menée sur d’autres sujets tels que le changement climatique et l’avenir des cultures et de la production alimentaire et du développement.​

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