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Sécurité alimentaire et défi démographique (DS05) 2017
Projet AlgaTelo

Impact de la dynamique des télomères sur la croissance chez l’algue verte unicellulaire modèle Chlamydomonas reinhardtii

Les algues photosynthétiques occupent une place centrale en recherche fondamentale et appliquée par leur rôle clé de fixation de carbone et d'évolution d'oxygène et par leur utilisation accrue en biotechnologie pour la production de biofuels (dans un contexte d’épuisement irréversible des combustibles fossiles) et de molécules à haute valeur ajoutée. Une compréhension détaillée de leur physiologie, incluant leur cycle cellulaire et leur dynamique de croissance, est d’une importance cruciale. Cependant, alors qu'il est connu que ces dynamiques sont très variables d’une souche à l’autre et que, de façon surprenante, nous avons montré qu'elles varient également fortement entre populations isogéniques, les processus moléculaires à l’origine de ces variations ne sont pas compris à l'heure actuelle, pointant un manque criant de connaissances de ces processus fondamentaux.

Chez les eucaryotes, les télomères maintiennent l’intégrité du génome et, en raccourcissant à chaque division, "comptent" le nombre de divisions effectuées, limitant ainsi la prolifération cellulaire par un processus appelé sénescence réplicative. Pour contrer cette limite, la plupart des eucaryotes unicellulaires, ainsi que les cellules germinales et souches chez les multicellulaires et les cellules cancéreuses, expriment la télomérase, enzyme capable de rallonger les télomères et maintenant ainsi un potentiel prolifératif illimité. La biologie des télomères est un champ de recherche intense, bénéficiant de l’utilisation de multiples organismes modèles, incluant des ciliés, des champignons, des mammifères et quelques plantes terrestres, qui ont tous largement contribué à étendre nos connaissances de la prolifération cellulaire, de la sénescence et des cancers. Cependant, malgré les fonctions connues et conservées des télomères et de la télomérase chez ces organismes, celles-ci n'ont été que peu (ou pas) étudiées chez les algues.

L’objectif d’AlgaTelo est de combler cette lacune majeure dans notre connaissance fondamentale de la physiologie des algues, en étudiant l’impact de la dynamique des télomères et de la télomérase sur le cycle cellulaire et la croissance de Chlamydomonas, algue verte modèle en recherche fondamentale et appliquée. Nous combinerons des approches de biologie moléculaire et cellulaire et de génétique avec des outils propres au champ des télomères. De plus, nous développerons et utiliserons de la microfluidique couplée à de la microscopie pour étudier les paramètres du cycle cellulaire et de croissance à une résolution inédite, qui sera modélisée mathématiquement. Couplées à nos résultats préliminaires, ces approches multidisciplinaires permettront d'aborder les questions suivantes:
(i) Quelle est la distribution de la taille des télomères, leur composition et leur structure chez Chlamydomonas ?
(ii) Le dynamique télomérique affecte-elle le cycle cellulaire et la croissance et que se passe-t-il en absence de télomérase ?
(iii) Quelle est la variabilité des télomères à l'intérieur d'une souche et d’une souche à l’autre en fonction du contexte génétique et de changements de conditions environnementales ?

L’étude des télomères dans la lignée photosynthétique n'étant pour l'instant que peu (ou pas) développée chez les algues, et de façon quasi exclusive chez Arabidopsis pour les plantes, nous espérons avec AlgaTelo combler ce manque et hisser Chlamydomonas au rang d’organisme modèle pour ces études. En outre, nos travaux contribueront à une meilleure connaissance de l’organisation et de la stabilité du génome ainsi que des réponses aux dommages à l’ADN. Au-delà des avancées sur le plan fondamental, nous pensons également qu’une meilleure compréhension de la biologie nucléaire de Chlamydomonas, via l’étude des télomères, bénéficiera aux applications industrielles et biotechnologiques des algues vertes.

Partenaires

LBMCE Biologie moléculaire et cellulaire des eucaryotes

Aide de l'ANR 240 136 euros
Début et durée du projet scientifique - 36 mois

 

Programme ANR : Sécurité alimentaire et défi démographique (DS05) 2017

Référence projet : ANR-17-CE20-0002

Coordinateur du projet :
Monsieur Zhou Xu (Biologie moléculaire et cellulaire des eucaryotes)

 

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L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.