Évolution et Dynamique des Complexes Protéiques du Métabolisme de l'Amidon // Evolution and Dynamics of protein complex in starch metabolism

L'amidon est un polysaccharide complexe composé d'unités de glucose liées par des liaisons glycosidiques (alpha-1,4 et alpha-1,6), essentiel à la nutrition humaine et aux applications industrielles (bioplastiques, peintures). Comprendre son métabolisme est crucial pour moduler ses propriétés et créer des molécules 'sur mesure'. Si l'amidon est principalement étudié chez les cultures terrestres, les algues offrent une opportunité unique d'étendre cette production sans mobiliser de terres arables, tout en permettant une approche biochimique comparative entre diverses lignées eucaryotes. La biosynthèse de l'amidon repose sur deux étapes clés : la polymérisation de chaînes linéaires de glucanes par les amidon synthases (liaisons alpha -1,4) et leur ramification par les enzymes de branchement (liaisons alpha -1,6). Bien que classiquement vues comme séquentielles, des preuves suggèrent que ces enzymes peuvent former des complexes multimériques stables ou des interactions transitoires (« métabolons »). L'impact de ces interactions sur la dynamique globale du métabolisme reste encore largement inexploré. Notre équipe a récemment utilisé la génétique directe chez l'algue Chromera velia pour révéler de nouvelles activités métaboliques. En nous appuyant sur nos travaux précédents (algues vertes, rouges, cryptophytes, plantes), nous envisageons une approche comparative centrée sur la dynamique et l'interaction des protéines synthases et enzymes de branchement. Le but du doctorat sera d'explorer la diversité des complexes d'interaction entre synthases et enzymes de branchement chez divers organismes photosynthétiques et en évaluer les conséquences enzymologiques. Le projet utilisera des espèces distantes (lignées vertes, rouges, glaucophytes, alvéolés, cryptophytes et Arabidopsis) couplant approaches de physiologie, de caractérisation des polysacccharides, protéomique, enzymologie et bioinformatique. Les méthodes utilisées classiquement seront des dosages, mais aussi la SEC, la FACE et des méthodes protéomiques de haute résolution (nano-LC-MS/MS).
Ce travail fournira une base solide pour la biochimie comparative de l'amidon, renforçant les hypothèses évolutives et fonctionnelles. À terme, ces connaissances permettront de développer une production d'amidon aux propriétés optimisées. Ce projet interdisciplinaire associe l'UGSF et l'Institut Chevreul. Il s'intègre parfaitement dans l'axe « Biomasses et polysaccharides » de l'UGSF et s'inscrit dans le projet de recherche d'excellence CDP PIE (Protein Interaction Evolution) de l'Université de Lille (I-SITE).
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Starch is a complex polysaccharide composed of glucose units linked by glycosidic bonds (alpha-1,4 and alpha-1,6), essential for human nutrition and industrial applications (bioplastics, paints). Understanding its metabolism is crucial for modulating its structures and properties. While starch is mainly studied in terrestrial crops, algae offer a unique opportunity to expand its production without using arable land, while allowing for a comparative biochemical approach between various eukaryotic lineages. Starch biosynthesis relies on two key steps: the polymerization of linear chains of glucans by starch synthases (alpha-1,4 bonds) and their branching by branching enzymes (alpha-1,6 bonds). Although traditionally viewed as sequential, evidence suggests that these enzymes may form stable multimeric complexes or transient interactions (“metabolons”). The impact of these interactions on the overall dynamics of metabolism remains largely unexplored.
Our team recently used direct genetics in Chromera velia algae to reveal new metabolic activities. Building on our previous work (green algae, red algae, cryptophytes, plants), we are considering a comparative approach focused on the dynamics and interaction of synthase proteins and branching enzymes. The aim of the PhD will be to explore the diversity of interaction complexes between synthases and branching enzymes in various photosynthetic organisms and to evaluate their enzymatic consequences. The project will use distant species (green, red, glaucophyte, alveolate, cryptophyte, and Arabidopsis lineages), combining approaches from physiology, polysaccharide characterization, proteomics, enzymology, and bioinformatics. The methods used will be conventional assays, but also SEC, FACE, and high-resolution proteomic methods (nano-LC-MS/MS).
This work will provide a solid basis for comparative starch biochemistry, reinforcing evolutionary and functional hypotheses. Ultimately, this knowledge will enable the development of starch production with optimized properties. This interdisciplinary project brings together the UGSF and the Chevreul Institute. It fits perfectly into the UGSF's “Biomass and Polysaccharides” research area and is part of the CDP PIE (Protein Interaction Evolution) research project of excellence at the University of Lille (I-SITE).
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Début de la thèse : 01/10/2026
WEB : https://ugsf.univ-lille.fr/offres-de-theses

Enseignement supérieur

Université de Lille

104 Sciences de la Matière du Rayonnement et de l'Environnement

Le.a candidat.e doit avoir de solide connaissance dans le métabolisme de l'amidon, des compétences en biochimie et chimie. Une connaissance sur la diversité des organismes photosynthétiques, des capacités à présenter à l'oral et à écrire des rapports/articles en français et anglais. Une bonne capacité à interagir en équipe. Une expérience en évolution et/ou en spectrométries de masse sera priorisée. Par ailleurs, une expérience en expression et purification de protéines recombinantes serait un plus.
The candidate must have solid knowledge of starch metabolism and skills in biochemistry and chemistry. Knowledge of the diversity of photosynthetic organisms, ability to give oral presentations and write reports/articles in French and English. Good ability to interact within a team. Experience in evolution and/or mass spectrometry will be prioritise. In addition, knowledge on protein expression and purification will be an advantage.