Effet de la modification des marques épigénétiques sur la diatomée marine Phaeodactylum tricornutum.

Le programme scientifique du laboratoire s'inscrit dans une gestion intégrée et durable des écosystèmes marins côtiers et estuariens, en particulier grâce à l’étude de leurs perturbations, principalement d’origine anthropiques.

Une meilleure connaissance de la biodiversité et du fonctionnement de ces écosystèmes permet d’identifier des organismes en vue de produire des métabolites à haute valeur ajoutée pour l’industrie et la santé humaine.

Le laboratoire est équipé :

• d'outils permettant la culture des microalgues, l’élevage des mollusques et crustacés, des analyses biochimiques, physiologiques, de biologie moléculaire et cellulaire,
• d'animalerie pour des études liées à l’utilisation des microalgues en nutrition-santé,
• d'un banc d’application de champs électriques pulsés pour l’extraction biocompatible des molécules d’intérêt,
• d'un plateau technique Thalassomics à Nantes, intégré à la plateforme Corsaire de BiogenOuest.

Contexte scientifique

La microalgue modèle Phaeodactylum tricornutum est une diatomée qu’on retrouve aussi bien dans le milieu marin qu’en eau douce. Dans des conditions non stressantes, elle utilise les nutriments et le CO₂ atmosphérique afin de se multiplier et d’augmenter sa biomasse. Sous des conditions stressantes, comme la privation en azote, les microalgues peuvent produire et accumuler des molécules qui possèdent un intérêt pour l’homme : les lipides, les pigments et la chrysolaminarine. Les lipides neutres et les acides gras (Leyland et al., 2020) sont intéressants dans l’industrie du carburant, de la cosmétique ou en santé humaine. Les pigments, fucoxanthine par exemple, sont intéressants pour leur propriétés antioxydantes et donc leur utilisation en santé humaine. Enfin la chrysolaminarine, la principale forme de réserve des sucres chez les microalgues, a un intérêt en santé humaine par ses propriétés antioxydantes, anti-inflammatoires et anti-tumorales (Yang et al., 2022). Si les voies métaboliques de synthèse de ces composés sont connues, peu d’informations sont disponibles sur la régulation de ces voies de synthèse.

L’épigénétique étudie les mécanismes induisant des modifications phénotypiques stables et héritables sans modifications de la séquence d’ADN. Il existe trois types de régulations épigénétiques (i) la méthylation de l’ADN, (ii) le remodelage de la chromatine par modification des histones et (iii) l’interférence ARN médiée par les microARNs (Bacova et al., 2020). Plus particulièrement, la méthylation de l’ADN est influencée par les conditions environnementales et est impliquée dans un large éventail de processus métaboliques, incluant l’embryogénèse, l’inhibition des éléments transposables ou la régulation de l’expression des gènes (Hsieh, 2015). Ces méthylations sont maintenues par différentes ADN méthyltransférases (DNMT1, -3A et -3B) (Kim et al., 2015). Chez P. tricornutum, 6 % des cytosines de l’ADN sont méthylées au niveau d’éléments transposables mais également au sein des gènes (Veluchamy et al., 2013) et six ADN méthyltransférases potentielles sont présentes dans son génome. Ainsi il est possible de supposer que ce mécanisme épigénétique intervient dans l’expression des gènes de P. tricornutum.

Mais quelle est son implication dans le métabolisme de P. tricornutum ?

Projet du stage

Pour étudier l’implication des méthylations de l’ADN chez P. tricornutum, nous utiliserons des analogues de la cytosine connus pour leurs effets inhibiteurs des ADN méthyltransférases. Les microalgues seront ainsi cultivées dans 4 conditions différentes : dans des conditions non stressantes ou stressantes et en absence ou en présence des inhibiteurs. Les potentiels effets seront observés par cytométrie en flux, afin d’étudier la taille, la complexité cellulaire et le contenu en lipide ou en chrysolaminarine. Enfin dans les conditions intéressantes, les gènes impliqués dans la synthèse de ces composés seront étudiés par RT-qPCR. Le projet pourra se poursuivre, dans l’idéal, vers l’étude moléculaire de la méthylation de l’ADN.

Profil recherché

Nous recherchons un/e candidat/e très motivé/e et intéressé/e en particulier par la biologie cellulaire, l’épigénétique et l’étude du métabolisme. Nous souhaitons qu’il/elle possède une bonne connaissance de la culture in vitro de microorganismes, idéalement des microalgues et des connaissances en biologie moléculaire (qPCR…). Une première utilisation d’un cytomètre en flux constituerait un avantage.