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Offres de stage de Master 2
Optimisation de la synthèse de caroténoïdes chez Ostreococcus tauri par ingénierie génétique de la lycopène cyclase
Les microalgues sont une source de composés d’intérêt pour les biotechnologies, tels que les caroténoides. Ces molécules possèdent de nombreux rôles vhez les microalgues allant de la photoprotection à la captation de l’énergie lumineuse. Les activités antioxydantes ont été souvent observées au sein de cette famille moléculaire notamment sur des composés tels que l’astaxanthine,la lutéine, le β-carotène ou encore le lycopène. Pour optimiser la production quantitative et qualitative de caroténoïdes, plusieurs approches sont possibles : (1) par optimisation des conditions de culture, notamment en appliquant des stress thermiques, salins ou lumineux, (2) par ingénierie métabolique en modifiant les voies de biosynthèse par génie génétique. Nous avons promu la picoalgue verte eucaryote Ostreococcus tauri (Mamiellophyceae) comme organisme modèle, notamment en développant les techniques de transformation génétique par recombinaison homologue (Lozano et al., 2014).
Les approches physiologiques ont montré qu’il est possible d’améliorer quantitativement et qualitativement la production de caroténoïdes (alpha et beta) encondition de stress, le pigment majoritaire étant l’alpha carotenoïde Prasinoxanthine (Guyon et al., in prep). Chez O. tauri, la synthèse des alpha et beta carotènes, fait intervenir une lycopène cyclase particulière (fusion de domaine Epsilon et Beta) dont l’expression chez E. coli permet de moduler les ratios alpha/beta carotenoïdes (Blatt et al., 2015). Nous avons produit, par génie génétique, plusieurs mutants de la lycopène cyclase d’O. tauri.
L’objectif de ce stage est de caractériser ces mutants afin de comprendre le rôle de la lycopène cyclase d’O.tauri dans la modulation de la synthèse des alpha et beta carotenoides. L’étude permettra aussi d’orienter la voie de biosynthèse, vers les dérivés alpha (Prasinoxanthine) ou Beta (Violaxanthine, Zeaxanthine...) caroténoïdes. La construction insérée dans l’organisme O. tauri est munie d’un promoteur inductible par le phosphate qui permet de moduler le niveau d’expression du transgène. Le travail consistera à déterminer la croissance par cytomètrie en flux de 5 mutants de lycopène cyclase dans des conditions standards et en réponse à différentes concentrations de phosphate. Les effets de la lumière, la photopériode et la température
seront également testés. Les activités photosynthétiques seront mesurées en parallèle par Phyto-Pam. Les profils en caroténoïdes seront déterminés par chromatographie en couche mince (HPTLC), l’objectif étant de caractériser les contenus en caroténoides de chaque lignée en condition standard et optimales de lumière et température.
Nous recherchons un candidat motivé, autonome, ayant des capacités de synthèse et de rédaction.
Responsable de l’encadrement : François-Yves Bouget
Téléphone : 04.68.88.73.50
E-mail : francois-yves.bouget@obs-banyuls.fr
Texte complet de la proposition de stage
Etude de la dynamique de la diversité bactérienne lors d’un bloom phytoplanctonique en milieu arctique et du potentiel de souches bactériennes cultivables à dégrader la matière organique excrétée par différentes espèces de phytoplancton arctiques
L’environnement Arctique connaît un changement sans précédent sous la pression du changement climatique. Le rythme actuel de réchauffement en Arctique dépasse maintenant les scénarios les plus pessimistes des modélisateurs du climat. La productivité biologique marine dans l'Arctique est fortement contrainte par la glace de mer qui limite la pénétration de la lumière solaire et les interactions air-mer.
L'étendue de la banquise de l'océan Arctique en septembre a diminuée de près de 40% au cours des 3 dernières décennies. Il est attendu que la résultante de l'augmentation de la pénétration de la lumière du soleil dans la colonne d'eau colonne augmentera la production primaire (PP) du phytoplancton et, éventuellement, augmentera la productivité biologique dans l'ensemble de l'océan Arctique (Arrigo and van
Dijken, 2011 ; J Geophys Res 116, C09011).
Le projet de recherche international Green Edge (« Phytoplankton spring bloom in the Arctic Ocean: past, present and future response to climate variations, and impact on carbon fluxes and the marine food web » 2014-2018 (http://www.greenedgeproject.info)) s’intéresse à la productivité primaire dans l’Océan Arctique et au devenir de la matière organique produite par le phytoplancton au cours de la période la plus productive de l'année : le printemps. Green Edge est également motivé par la récente découverte que les proliférations de phytoplancton peuvent se produire plus largement et le plus souvent sous la banquise (Arrigo et al., 2014 ; Science 336,1408).
Dans le cadre du projet Green Edge, le Laboratoire d’Océanographie Microbienne (http://lomic.obsbanyuls. fr) est en charge d’étudier la diversité et l’activité des bactéries hétérotrophes, les relations entre la qualité de la matière organique et la dynamique des communautés bactériennes ainsi que l’écophysiologie et la génomique de quelques modèles de bactéries abondantes dans le système.
Une campagne d’échantillonnage a été réalisée de mai à juillet 2016 sur un camp de glace prés de Qikiqtarjuaq, Nunavut, dans l’Arctique canadien. Durant cette campagne le bloom phytoplanctonique a été suivi sous la banquise jusqu’au moment de la débâcle. L’étudiant en stage de Master sera en charge d’étudier la dynamique de la diversité phylogénétique bactérienne par séquençage Illumina de l’ADNr 16S des échantillons collectées durant cette campagne. L’évolution de la diversité bactérienne sera comparée à celles des concentrations en chlorophylle a et de l’activité bactérienne (Fig. 1), ainsi qu’à un ensemble d’autres données déjà disponibles.
Par ailleurs, environ 80 souches ont été isolées de cette campagne et identifiées par séquençage partiel de l’ADNr 16S. Une proportion relative plus importante de gammaprotéobactéries appartenant notamment aux genres Alteromonas et Idiomarina, a été observée durant la période la plus intense du bloom phytoplanctonoique. La diversité de ces souches cultivables sera comparée à la diversité déduite de l’ADN total afin de déterminer la contribution des souches isolées à la communauté bactérienne totale. Les souches bactériennes seront également utilisée pour réaliser des tests de biodégradation en microplaques afin de mesurer leur capacités à dégrader la matière organique excrétée par différentes espèces de microalgues arctiques (Fragilariopsis cylindrus une diatomée de glace, Chaetoceros neogracilis une diatomée planctonique, Micromonas pusilla un picoeucaryote planctonique). L’ensemble des résultats acquis permettra d’identifier les principaux acteurs bactériens impliqués dans la dégradation de la matière organique issue du bloom phytoplanctonique en Arctique avec l’objectif de décrire plus finement la physiologie de ces espèces bactériennes et l’influence des facteurs environnementaux sur les cinétiques de dégradation de la matière organique.
Responsable de l’encadrement : Fabien JOUX
Téléphone : 04.68.88.73.42
E-mail : joux @ obs-banyuls.fr
Texte complet de la proposition de stage
Disentangling the microbial carbon pump: Marine prokaryotes as sources of organic matter in the ocean
Heterotrophic prokaryotes (HP) play a key role in organic matter processing in all aquatic ecosystems, with consequences on the cycling of carbon and other elements. For example, roughly 50% of organic carbon fixed by phytoplankton are processed by HP (Azam et al., 1983). Part of this dissolved organic carbon is respired to CO2 and part is used to build new biomass, processes that were thoroughly studied for the past 30 years. However, it was only recently discovered that HP also release dissolved organic matter (DOM). This prokaryote-derived DOM can be largely resistant to further remineralization and it is sequestered in the ocean’s interior through the so-called microbial carbon pump (Jiao et. al. 2010). However, the underlying mechanisms that lead to DOM production by HP are unknown thus far, as we do not know whether prokaryote-derived DOM compounds are ubiquitous or strain-specific. Furthermore, it is unclear whether all prokaryote-derived DOM is resistant to further utilization or if this depends on local conditions. If DOM transformation processes depend on the ecological strategies present in the natural prokaryotic communities and these vary among taxa, we can predict that what is released by specific strains as recalcitrant may be accessible to other bacterial communities.
To answer these questions, the M2 student will collaborate in a two-step experimental approach done in the home laboratory. First, prokaryote-derived organic matter will be characterized from different single strains initially growing in a simple carbon source (i.e. glucose). Organic matter will be characterized using a suite of techniques (D-L amino acids by HPLC, spectroscopic techniques, glucose concentration by colorimetry). Second, biodegradation experiments will be performed adding prokaryote-derived organic matter from the cultures to natural microbial communities sampled from the MOLA (Microbial Observatory Laboratoire Arago) station. Changes in HP abundance, activity and diversity will be followed in combination with dissolved organic carbon consumption and organic matter changes in the biodegradation essays. The student will get familiarized with techniques such as flow cytometry (prokaryote abundance), fluorogenic substrate incorporation (bacterial activity), 16s Illumina sequencing (prokaryotic diversity in the biodegradation experiments), organic matter spectroscopic characterization (DOM absorbance and fluorescence) and D-L amino acid quantification (HPLC)
Responsable de l’encadrement : Eva ORTEGA-RETUERTA
Téléphone : 04.68.88.73.53