Présentes sur terre depuis des millions d’années dans tous les milieux humides, les microalgues intéressent les scientifiques pour leurs très grandes capacités d’adaptation environnementale. Elles ont su coloniser les eaux salées et douces, en passant par les plus saumâtres mais aussi par les eaux gelées des glaciers ou la simple humidité des sols. Pour faire face à des conditions de vie très hostiles, certaines d’entre-elles sont parvenues à se spécialiser dans le stockage de réserves de molécules hautement énergétiques en développant des mécanismes spécifiques.
La compréhension de leurs systèmes de production de « molécules à haute valeur ajoutée » est capitale pour le développement de filières de biocarburants de 3ème génération. C’est sur ce sujet que travaille une des équipes du Biam (CEA), en collaboration avec une équipe coréenne. Ces réserves énergétiques, plus connues sous le nom de gouttelettes lipidiques (LD), sont le site essentiel de stockage du carbone chez la microalgue modèle Chlamydomonas reinhardtii. Ces gouttelettes se forment en grand nombre sous l’effet du stress au sein de nombreux organismes unicellulaires.
Pas de lipide sans stress…
Constituée d'un « noyau lipidique neutre », la gouttelette, qui se forme surtout sous l’effet du stress, est entourée d'une couche simple de lipides membranaires, elle-même encerclée par des protéines. Lorsque le stress disparait, les microalgues reprennent leur croissance en consommant l’énergie stockée sous forme d’huiles (triacylglycérols ou TAG). Afin d’être en mesure de trouver une parade qui permette aux algues de ne pas dégrader les précieuses huiles, les chercheurs tentent de comprendre plus finement ce processus de dégradation.
Comment préserver les lipides en l’absence de stress
« Pour déchiffrer ce mécanisme nous étudions les algues qui ont naturellement muté et qui présentent des défauts dans le processus de dégradation des huiles », explique Yonghua Li-Beisson, chercheuse et coauteur de la découverte. « Celui que nous avons identifié a perdu toutes ces capacités de dégradation. Dans le cadre de nos recherches nous avons pu démontrer que ce phénomène est lié à l’absence d’une protéine géante nommée DTH1 (Delayed in TAG Hydrolysis 1) ».
La DTH1 se situe sur la gouttelette lipidique par un ancrage qui la lie à un phospholipide spécifique (phosphatidyléthanolamine). « C’est tout cet ensemble qui contribue à la phase de dégradation de la gouttelette », pointe Yonghua. « Le mutant, que nous avons baptisé "dth1" (en italique et minuscule) en est totalement dépourvu. Il est donc dans l’incapacité de dégrader les huiles, hors période de stress et ne relance pas non plus la croissance de l’algue ».
C’est une nouvelle protéine essentielle à la dégradation des gouttelettes lipidiques qui a ainsi pu être identifiée. Cette étude ouvre de nouvelles perspectives dans le développement de filières de biocarburants de 3eme génération.