« Exploring the photoheterotrophic production of polyhydroxyalkanoates by Rhodospirillum rubrum: Metabolic and proteomic insights into the effects of the light regime and different volatile fatty acids » par Monsieur Guillaume BAYON-VICENTE

Quand ?
Le 02 décembre 2020 De 09:00 à 12:00
Où ?
Online

Organisé par

Claudia Casa

La défense publique de la thèse de Monsieur Guillaume BAYON-VICENTE aura lieu le 2 décembre 2020 à 9h par vidéo-conférence, le lien actif sera publié la veille sur ce site.

Promoteur de la thèse: Monsieur Ruddy WATTIEZ et Monsieur Baptiste LEROY (co-promoteur)

Résumé:

L’utilisation de plastiques d’origine pétrosourcée représente l’un des challenges les plus importants du 21ème siècle. Afin de palier à ce problème, différentes solutions ont été développées. Parmi elles, la production de polyhydroxyalcanoates constitue une alternative durable. Cependant, la production industrielle de PHA est toujours freinée par les coûts de production trop importants liés à la source de carbone et l’incorporation d’oxygène au sein du bioréacteur. L’incroyable versatilité métabolique des bactéries pourpres non sulfureuse telle que Rhodospirillum rubrum a conduit ces microorganismes à être vu comme de potentiels organismes modèles au sein du secteur biotechnologique. En effet, lors d’un métabolisme photohétérotrophe, ces organismes sont capables d’utiliser les photons émis par le soleil comme source d’énergie et des sources de carbone organiques (ex : sucres, acides organiques,…) comme sources d’électrons et de carbone. L’utilisation de ce métabolisme pourrait permettre de réduire considérablement les coûts en vue d’une exploitation industrielle de ces bactéries. Dans un premier temps, notre travail a permis de déchiffrer l’assimilation photohétérotrophique du valérate. En utilisant une approche phénotypique, protéomique et de génomique fonctionnelle, nous avons démontré que le valérate est premièrement clivé en acétyl-CoA et propionyl-CoA. Il fut intéressant de constater que l’assimilation du valérate a été liée à une accumulation d’un copolymère de poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalérate) présentant une proportion importante de 3-hydroxyvalérate. De plus, afin d’optimiser cette production de PHA, nous avons alterné des conditions d’environnements redox favorables et défavorables en ajoutant de manière progressive des ions bicarbonates. Durant cette thèse, nous avons également mis en lumière les différentes stratégies développées par la souche sauvage et acétate compétente permettant de résister à un stress lumineux. Nous avons également montré que ce stress lumineux a permis d’augmenter de manière significative le contenu en PHA. Lors de cette thèse, nous présentons donc des éléments permettant de dire que la production de PHA chez Rs. rubrum est liée à un environnement redox défavorable, et pourrait servir de puits à électrons. Ensuite, nous avons investigué le contenu cellulaire en isoleucine lors de différents régimes métaboliques. Nous avons montré que le contenu en isoleucine était plus important lors d’un régime photohétérotrophique que lors d’un régime chimiohétérotropique. De plus, nous avons observé une proportion plus importante de cet acide aminé lors d’un stress lumineux, ce qui suggère que l’isoleucine pourrait avoir un rôle encore inconnu dans la résistance au stress lumineux. Dès lors, nos résultats suggèrent que la voie de synthèse de l’isoleucine pourrait posséder un rôle de puits à électron chez Rs. rubrum qu’il se doit donc de considérer afin d’optimiser la production de PHA. Finalement, afin de se rapprocher au maximum d’une application industrielle, nous avons tenté d’appliquer les différents concepts étudiés lors de cette thèse en présence d’un mix d’acides gras volatiles tel que retrouvé dans des effluents d’eaux usées. Nos résultats montrent une assimilation séquentielle des acides gras volatiles ainsi qu’une accumulation de poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate). Néanmoins, ni la réduction de la concentration en ions bicarbonates ni l’application d’un stress lumineux n’a permis une augmentation significative du contenu en PHA. Ceci montre que la présence d’un mix d’acides gras volatiles induit un effet synergique qui donne à Rs. rubrum une résistance accrue au stress redox. La compréhension de ce phénomène est essentielle afin de permettre la production de PHA en présence d’eaux usées par Rs. rubrum.