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Institut de biosciences et biotechnologies d'Aix-Marseille

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Most widely held works by Institut de biosciences et biotechnologies d'Aix-Marseille
Vers une meilleure compréhension du mécanisme de transfert de soufre pour la maturation des formiate déshydrogénases microbiennes by Pierre-Xavier Maziani( )

1 edition published in 2019 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Les formiate déshydrogénases (FDH) utilisent un cofacteur à molybdène (Moco) pour convertir de façon réversible le formiate en CO2. Le Moco des FDH doit être sulfuré par la protéine soufre-transférase dimérique FdhD. Chez Escherichia coli, la protéine FdhD possède une boucle flexible par monomère, chacune portant deux cystéines essentielles et assurant le transfert de soufre depuis la cystéine désulfurase dimérique IscS vers le Moco. Nous avons étudié le mécanisme de transfert de soufre selon deux axes de travail : i) les bases structurales de l'interaction FdhD/IscS, et ii) l'importance fonctionnelle des deux boucles flexibles de FdhD. Par des approches de biochimie et de biophysique, nous avons montré que l'interaction FdhD/IscS est à la fois hautement dynamique et hautement affine, et que le complexe a une stœchiométrie FdhD4 -IscS2, interrogeant sur le rôle de chacune des boucles flexibles puisque deux boucles sont présentes pour transférer un seul atome de soufre depuis IscS. À l'aide d'un équivalent chimérique de la protéine FdhD nous avons montré qu'une seule boucle catalytique est suffisante pour sulfurer le Moco efficacement, et que le variant avec une seule cystéine par boucle reste actif bien que moins efficacement. De plus, nous avons montré que des homologues de FdhD possédant une seule cystéine par boucle sont actifs. En conclusion, nous proposons un modèle de sulfuration du Moco par FdhD impliquant deux résidus cystéines soit provenant de la même boucle catalytique, soit provenant chacun d'une boucle catalytique différente. Dans ce dernier cas, les boucles coopéreraient afin de fournir les deux cystéines requises pour le transfert de soufre
Synthesis of hydrocarbons in algae : from biodiversity to biotechnology by Solène Moulin( )

1 edition published in 2019 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Les hydrocarbures (HCs) sont prédominants dans notre économie actuelle (carburants, cosmétiques, chimie, etc.) mais sont quasi-exclusivement issus des ressources fossiles. Les problématiques de changement climatique et d'épuisement des ressources poussent les recherches vers l'étude et la domestication des voies de synthèse naturelles d'HCs. Lorsque j'ai commencé ma thèse, une enzyme de biosynthèse d'HC, l'acide gras photodécarboxylase (FAP) venait d'être découverte chez la microalgue Chlorella. J'ai d'abord caractérisé son homologue chez la microalgue modèle Chlamydomonas. Une étude phylogénétique de la famille des GMC oxidoréductases à laquelle appartient la FAP a permis d'identifier un large réservoir de de 200 FAPs putatives. La caractérisation biochimique de plusieurs d'entre elles a permis de montrer qu'une FAP fonctionnelle a été conservée lors des endosymbioses secondaires. Cela suggère que la FAP joue un rôle important chez les algues. Ce rôle a été étudié par une approche de génétique inverse chez Chlamydomonas. La caractérisation physiologique de mutants knockout a permis de démontrer le rôle de la FAP dans la synthèse d'HCs dans le chloroplaste et de mettre en évidence des modifications physiologiques transitoires. Des mécanismes de compensation à l'absence d'HCs restent donc à découvrir. Dans une dernière partie, j'ai développé une souche d'E. coli exprimant la FAP et une thioestérase. Cette souche produit en continu des HCs dans la phase gaz des cultures, ce qui permet une récolte facilitée du produit d'intérêt sous forme pure. Cette étude constitue une preuve de concept que la FAP pourrait être utilisée pour la production biosourcée d'HCs
Identification et caractérisation de régulateurs de la photosynthèse chez Chlamydomonas reinhardtii by Marie Chazaux( )

1 edition published in 2019 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Measurement of photosynthetic linear and cyclic electron flows, CO2 capture in green microalgae by Charlie Mathiot( )

1 edition published in 2020 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

La photosynthèse est le point d'entrée majeur de l'énergie et du carbone dans les environnements naturels et les systèmes agricoles. La capture de l'énergie lumineuse et la fixation du CO2 atmosphérique en biomasse sont fonctionnellement liées par le transport photosynthétique d'électrons. Pour optimiser l'efficacité photosynthétique dans un large spectre de nichesécologiques, et dans des milieux en constante évolution, les organismes phototrophes détournent une partie de l'énergie récoltée du flux 'linéaire' principal vers diverses voies de transfert 'alternatives'. Leur relatives contributions à l'activité totale de transport d'électrons permettent d'équilibrer constamment la production d'intermédiaire énergétiques aux exigences des processus métaboliques phototrophes. Une étude de cas des interactions fonctionnelles entre le transport photosynthétique d'électrons et l'énergisation du mécanisme de concentration du CO2 (CCM) de Chlamydomonas est d'abordprésentée dans une revue bibliographique. Par ailleurs, au cours de ce projet de thèse, nous avons développé de nouvelles méthodes pour l'évaluation non invasive des voies de transfert des électrons par des sondes spectrophotométriques. En étudiant les dynamiques du signal de shift électrochromique (ECS), qui rend compte du potentiel électrochimique des membranes photosynthétiques, nous obtenons tout d'abord une quantification de la vitesse du flux total d'électrons. Nous montrons que si le flux d'électrons initial à la transition obscurité-lumière ne dépend que de l'intensité lumineuse, le flux en régime permanent sature à une valeur maximale après quelques secondes de lumière. En étudiant les facteurs d'efficacité dutransfert d'électrons, nous démontrons que le vitesse de flux total d'électrons à l'induction de la photosynthèse est inférieur à celui prédit par la fermeture des centres photochimiques: on observe une disparité entre la quantité de photosystèmes actifs et le flux effectif d'électrons. Après modélisation théorique, nous concluons à la description d'un nouveau mécanisme de désexcitation transitoire de l'énergie lumineuse ; des éléments préliminaires sur sa nature et sa régulation (photosystème cible, et liens avec le ∆pH) sont présentés. Dans un troisième volet, la vitesse du flux total d'électrons est comparé au flux d'électrons linéaire soutenu par le seule PSII, déterminé sur la base des dynamiques du signal de fluorescence de chlorophylle. Puisque qu'elles sont normalisées sur une unité standard commune (e-.PS-1.s-1), la comparaison des 2 sondes de photosynthèse permet pour la première fois de quantifier le flux d'électrons cyclique autour du PSI, dans un système photosynthétique sans inhibiteurs, et en régime de photosynthèse permanent
Caractérisation de médiateurs de la signalisation de l'oxygène singulet chez les plantes conduisant à la mort cellulaire ou à la tolérance à la forte lumière by Ines Beaugelin( )

1 edition published in 2018 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Singlet oxygen (¹O₂) is a major reactive oxygen species produced within the chloroplasts during high light (HL) stress. ¹O₂ has a cytotoxic effect due to its high reactivity towards macromolecules including proteins and membrane lipids. ¹O₂ also acts as a signal molecule that plays a role in chloroplast-to-nucleus retrograde signaling involving mediators and leading either to programmed cell death (PCD) or to stress acclimation.We have shown the involvement of the phytohormone salicylic acid in HL-induced cell death, acting downstream of the OXI1 kinase and jasmonate. We have also shown a negative regulation of this signaling pathway by PCD inhibitory proteins: DAD1 and DAD2 (DEFENDER AGAINST CELL DEATH 1 and 2). Overexpressing those proteins inhibits OXI1-mediated PCD. Protein folding of most secreted proteins takes place in the Endoplasmic Reticulum (ER). Perturbations in this compartment lead to the activation of an adaptive response called UPR (Unfolded Protein Response). When ER stress is too intense, NRPs-mediated ER stress-induced cell death is activated. We have shown that 1O₂ production activates UPR. In particular, the bZIP28/BiP3 UPR branch is activated during acclimation to HL. The induction of UPR by a chemical inducer of ER stress (Tunicamycin) can induce acclimation to ¹O₂ production and can avoid HL-induced PCD.We performed a genetic screen to search for revertants of the ¹O₂ overproducing ch1 mutants in which growth inhibition by ¹O₂ is partially released. The candidate genes will have to be confirmed by further phenotypic studies
Regulatory roles of the cytochrome b6f complex in redox sensing and state transitions in Chlamydomonas reinhardtii : a structure-function study by Louis Dumas( )

1 edition published in 2018 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

To optimize photosynthetic efficiency in ever-changing light conditions, organisms of the green lineage regulate the distribution of energy input between the two photosystems through state transitions. Through a yet unknown mechanism, the cytochrome (cyt) b6f complex detects these redox changes and transmits a signal to the state transition kinase Stt7 for its activation. In order to decipher the role of the cyt b6f, we devised a novel experimental strategy in Chlamydomonas reinhardtii combining the random mutagenesis of a chloroplast gene by error-prone PCR, chloroplast transformation and selection of clones on phototrophic growth. Transformants were then screened by chlorophyll fluorescence emission imaging on their ability to perform state transitions. Several state transition mutants were isolated, and sequencing revealed that mutations concentrated in the stromal fg loop of subunit IV. Site-directed mutagenesis of key fg loop residues showed that substitutions of Asn122, Tyr124 and Arg125 produced mutants that are blocked in State I independently of the redox state of the PQ pool and with no adverse effects on cyt b6f assembly and electron transfer activity. Protein-protein interaction studies provided evidence that the kinase domain of Stt7 interacts with the subunit IV fg loop and that its autophosphorylation activity depends on Arg125. We propose a model for the interaction between these two proteins as well as for the cyt b6f-mediated mechanism of Stt7 activation
Manipulation des voies de signalisation de l'énergie pour améliorer la production des biocarburants chez les organismes photosynthétiques by Seddik Harchouni( )

1 edition published in 2018 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Les triacylglycérol (TAG) est un métabolite hautement énergétique qui peut être facilement converti en biodiesel. Les TAG peuvent être produits à partir de plantes et de microalgues. L'étude des voies de signalisation de l'énergie peut offrir de nouvelles stratégies pour améliorer l'accumulation de biomasse et de TAG sans compromettre la croissance. Dans cette thèse, j'ai étudié le rôle de deux voies principales de signalisation énergétique: la voie du de guanosine ppGpp (guanosine penta(tétra) phosphate) dans le chloroplaste et la voie de TOR (Target of rapamycin) dans le cytosol. J'ai choisi de travailler sur la mousse Physcomitrella patens, un modèle d'eucaryote photosynthétique en raison de sa position évolutive entre les algues et les plantes vasculaires. Pour étudier le rôle du ppGpp, nous avons créé des lignées transgéniques exprimant de manière inductible une ppGpp synthase et sur-accumulant le ppGpp. J'ai trouvé que l'induction de SYN provoque une forte inhibition de la capacité photosynthétique en raison de l'inhibition de l'expression des protéines clés codées par les chloroplastes et aussi une réorganisation des membranes thylakoïdes. Pour l'étude de TOR nous avons traité la mousse avec des inhibiteurs de TOR et montré que cela provoque l'inhibition de la croissance de manière dose dépendante et l'accumulation de TAG. L'utilisation des marqueurs lipidiques a révélé la perte de petites vésicules associées à la croissance et l'accumulation de plus grandes structures de corps lipidiques. Des études supplémentaires permettront de développer des stratégies pour améliorer la production de biocarburants chez les organismes photosynthétiques
Dynamics of lipid reserves in the model microalga Chlamydomonas reinhardtii by Ismael Torres Romero( )

1 edition published in 2020 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Greigite et magnétite : les déterminants environnementaux et génétiques contrôlant la biominéralisation chez les bactéries magnétotactiques by Elodie Descamps( )

1 edition published in 2018 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Les bactéries magnétotactiques représentent un groupe d'une grande diversité écologique et phylogénétique. Elles sont capables de biominéraliser des nanocristaux de magnétite [un oxyde de fer (Fe(II)Fe(III)2O4)] ou de greigite [un sulfure de fer (Fe(II)Fe(III)2S4)] dans leurs magnétosomes, organites alignés en chaînes permettant la navigation le long des lignes de champ magnétique terrestre. Jusqu'à récemment, seules des souches produisant de la magnétite étaient disponibles en culture pure, conduisant à des études sur les mécanismes de biominéralisation de cet oxyde de fer. En 2011, une nouvelle bactérie capable de former de la magnétite et de la greigite, Desulfamplus magnetovallimortis souche BW-1, a été cultivée avec succès en laboratoire. Dans cette thèse, nous proposons d'utiliser une approche intégrée et multidisciplinaire pour comprendre les mécanismes de biominéralisation de la greigite en utilisant comme modèle d'étude la souche BW-1. Nous avons donc cherché à déterminer les conditions environnementales et biologiques favorisant la formation de la magnétite et de la greigite. Ces travaux ont également conduit à la caractérisation physiologique et phylogénétique de BW-1. Puis, l'utilisation d'approches globales et ciblées de transcriptomique ont permis d'évaluer le taux d'expression des gènes impliqués dans la formation des magnétosomes (magnétite vs. greigite) dans diverses conditions de croissance. Une approche de protéomique a permis d'apporter des informations supplémentaires à cette étude. Ces résultats ont permis de progresser dans la compréhension fondamentale de la biominéralisation in vivo, en particulier pour des bactéries formant de la greigite
Découverte de nouveaux composants de la voie de TOR de plantes par une approche de génétique by Adam Barrada( )

1 edition published in 2018 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Target of rapamycin est une large kinase conservée chez la plupart des eucaryotes. Elle est au centre d'une voie de signalisation régulant la croissance, le métabolisme en fonction de l'environnement et a été largement étudiée chez l'homme du fait de son implication dans des maladies telles que le cancer. Chez les plantes, son étude est moins avancée mais le développement d'inhibiteurs ATP compétitifs chez l'homme a offert de nouvelles possibilités pour la recherche en biologie végétale. En effet, l'utilisation d'un inhibiteur de TOR nous a permis de réaliser le criblage d'une banque de mutants ethyl méthansulfonate et de découvrir une nouvelle cible de TOR : YAK1. Cette dernière régule la croissance en inhibant la prolifération. Le criblage de mutants a également permis de découvrir des mutations dans TOR affectant sa sensibilité ou son affinité pour l'inhibiteur. Ceci offre un nouvel outil pour étudier la fonction de TOR de plantes
Structure-function relationships of photosynthesis related proteins studied by Mid- and Far- FTIR difference spectroscopy by Lidia Zuccarello( )

1 edition published in 2019 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Metalloproteins play a central role in various metabolic pathways of living organisms, covering a large variety of functions by the diversity of the metal cations, coordination spheres, and specific structures of the metal centres. This PhD thesis concerns the structure-function relationship of different metalloproteins of the cyanobacterium Thermosynechoccocus elongatus involved in photosynthesis, using spectroscopic methods, notably Mid- to Far- IR spectroscopy, coupled to either electrochemistry or photochemistry. The properties of a minor ferredoxin Fd2 were compared with those of the main ferredoxin Fd1. Different midpoint potentials were obtained for Fd1 and the newly purified Fd2. Different interactions between the [2Fe-2S] cluster and the protein scaffold, were evidenced by the Amide modes as well as the Far-IR (Fe-St) mode. The properties of PsbVII and Tll0287 were compared to those of a mutant (M58C). The oxidation-reduction potential of PsbV2 was determined as well as its pH dependence and that of M58C. With Tll0287, these His/Cys c-type cytochromes show a very negative Em, which differs significantly from one cytochrome to another. The importance of the heme environment in modulating redox properties was demonstrated by FTIR difference spectroscopy. A new His/Cys axial coordination marker is proposed between 289 cm-1 and 303 cm-1, whose frequency could be correlated with the Em value. The analysis of the S1 to S2 transition in the PSII involved the adaptation of a measurement device. The study of H2O, D2O and H218O samples and PSII with biosynthetically incorporated Sr allowed the identification of IR modes of the Mn4CaO5 centre and ligand water molecules
The role of flavodiiron proteins during photosynthesis in the green microalga Chlamydomonas reinhardtii by Adrien Burlacot( )

1 edition published in 2019 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Photosynthetic organisms regulate the earth's climate by using light energy to sequester carbon dioxide (CO2), a phenomenon to which algae and cyanobacteria substantially contribute in aquatic ecosystems. Efficient carbon fixation by photosynthesis relies on a proper balance between energy production by photochemical reactions and energy consumption, a balance that can be challenged during sudden environmental shifts. Several regulatory mechanisms contribute to limiting such imbalances, either by dissipating excess energy or by diverting the photosynthetic electron flow electrons towards oxygen (O2). The O2 photoreduction potential is important in green microalgae, but both physiological significance and molecular mechanisms remain elusive. In cyanobacteria, flavodiiron proteins (FLVs) are the main protagonists of O2 photoreduction. FLV genes have been identified in green algal genome but are so far uncharacterized. In this thesis, we have explored the role of FLVs during photosynthesis in the model green microalga Chlamydomonas reinhardtii. By measuring gas exchange with a Membrane Inlet Mass Spectrometer on mutants devoid of FLVs, we show that FLVs are involved in a massive O2 photoreduction during aerobic and anaerobic dark to light transition. By measuring nitric oxide (NO) and nitrous oxide (N2O) exchange in different algal strains and species, we that a light-dependent NO reduction into N2O is driven by photosynthesis and mediated by FLVs. We discuss the physiological relevance of the mechanisms described and their involvement in regulating CO2 fixation in microalgae. We finally propose a model for the disappearance of FLVs during the evolution of flowering plants
Ingénierie et utilisation des magnétosomes pour des applications médicales by Sandra Preveral( )

1 edition published in 2019 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Exopolymère de Ramlibacter tataouinensis : optimisation de sa production , caractérisation biochimique et génétique by Desislava Jivkova( )

1 edition published in 2018 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Les exopolysaccharides (EPS) bactériens peuvent avoir une haute valeur ajoutée comme agents de rétention d'eau en cosmétologie. Cette étude s'est intéressée à l'EPS de Ramlibacter tataouinensis TTB310 (Rta). Cette bactérie, isolée d'un sol semi-aride, possède un cycle cellulaire particulier avec des bâtonnets mobiles sensibles à la dessiccation et des kystes non-mobiles produisant un EPS lui permettant de tolérer la dessiccation prolongée. La production d'EPS et la croissance ont été optimisées par le choix de lactate comme source de C et d'énergie, le maintien du pH pendant la croissance avec de l'acide lactique, l'augmentation des concentrations des autres substrats et l'ajout des micro- et macro éléments. Ainsi des quantités suffisantes d'EPS ont été obtenues. Une extraction de l'EPS fermement attachée à la surface des bactéries en utilisant de l'acide trichloroacétique a été élaborée et optimisée. La caractérisation biochimique de l'EPS a été réalisée en combinant différentes techniques : CPG, FTICR-MS, RMN et FTIR. L'unité répétée de l'EPS de Rta est un décasaccharide constitué de ribose, glucose, galactose, mannose, rhamnose, acide glucuronique, désoxyhexose et avec des substituants tels que acétyle, succinyle et méthyle. Enfin, grâce à la disponibilité du génome entièrement séquencé de Rta, le cluster de gènes impliqué dans la production d'EPS a été identifié à l'aide des approches de biologie moléculaire et d'imagerie. La connaissance de la structure de l'EPS de Rta permettra de mettre au point les modifications physico-chimiques nécessaires à sa solubilisation pour en étudier les propriétés rhéologiques
 
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Alternative Names
BIAM

UMR 7265

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