Associate professor, University Pierre & Marie Curie

Maître de conférences UPMC section 65

Présentation de mes activités de recherche


L’amidon chez Zobellia galactanivorans et Rhodopirellula baltica


Chez la grande majorité des organismes vivants, les polysaccharides constituent la réserve de carbone et d’énergie. Parmi ces polysaccharides de réserve, le glycogène et l’amidon sont les deux formes majoritaires.
Le glycogène est une molécule soluble constituée d’un enchainement de glucose lié en α 1-4 avec des ramifications en α 1-6 tous les 8 à 12 oses. Il s’agit du polysaccharide de réserve trouvé chez les animaux, les champignons et la plupart des bactéries.
Son intérêt économique est extrêmement important en effet, le marché européen de l’amidon représentait en 2007 environ 4,6 millions de tonnes. 50 % de la production européenne d’amidon est utilisé en agroalimentaire pour ses propriétés épaississantes et en substitution de la matière grasse, des huiles végétales et du sucre pour apporter goût et crémeux aux plats préparés tels que les surgelés ou les desserts.
Dans les environnements côtiers, la production primaire est dominée par des algues et la biomasse algale est principalement constituée par des polysaccharides dont une grande partie est recyclée par des bactéries hétérotrophes marines.
Zobellia galactanivorans est une bactérie marine qui a été isolée à Roscoff à partir de l’algue rouge Delesseria sanguinea en novembre 1988 (Potin et al., 1991). Z. galactanivorans est capable de se développer dans de nombreuses conditions (alginate, arabinose, amidon, lichénane, laminarine, agarose...). C’est ainsi que le nombre potentiel d’enzymes de dégradation que détient cette bactérie a permis d’obtenir le séquençage de son génome par le Génoscope en 2005. L’annotation de celui-ci a confirmé son important potentiel de dégradeur de polysaccharides, puisque sur les 4 738 gènes prédits (Barbeyron et al., in prep), Z. galactanivorans possède 141 glycosides hydrolases, 12 polysaccharides lyases et 18 carbohydrate estérases. En tout, 4,5% des 5,5 Mb du génome sont dédiés à la dégradation de polysaccharides. Le nombre total de CAZymes (Carbohydrate Active Enzymes) possédées par Z. galactanivorans la place parmi les espèces les mieux équipées au sein du phylum des Bacteroidetes (Thomas et al., 2011). De ce fait, cette bactérie marine devient actuellement un modèle pour la bioconversion des polysaccharides d’algues, avec pour preuve les travaux effectués par A. Labourel (Labourel et al., 2014 ; 2015) sur les enzymes du métabolisme de la laminarine, sucre de réserve chez les algues brunes.
Une autre bactérie a montré son grand pouvoir de dégradation des polysaccharides algaux, il s’agit de Rhodopirellula baltica (Glokner et al., 2003). Elle appartient au phylum Planctomycetes et au genre Rhodopirellula. Ce phylum, bien que taxonomiquement équivalent aux vastes phyla que sont les Proteobacteria ou les Firmicutes, est cependant plus petit. Il n’est en effet composé que d’une seule classe (les Planctomycetacia), d’un seul ordre (Planctomycetales) et d’une seule famille, les Planctomycetaceae. Son génome a révélé la présence de 67 polysaccharidases (42 glycosides hydrolases, 5 polysaccharides lyases et 20 carbohydrates estérases) et dont l’annotation des enzymes du métabolisme des sucres a été entièrement révisé (Dabin, thèse 2008).
Zobellia galactanivorans et Rhodopirellula baltica possèdent en commun de pouvoir croître sur l’amidon comme seule source de carbone. Cependant, les enzymes permettant cette utilisation n’ont pas clairement été identifiées (Dabin, thèse 2008).
En raison de son importance économique, l’étude du métabolisme de l’amidon est un enjeu majeur. Il constitue la molécule de réserve la plus abondante pour les algues, responsable de la production primaire des océans, ce qui en fait un acteur moléculaire d’intérêt écologique important.
L’objectif du projet que je mène est de mettre en évidence les mécanismes de dégradation de l’amidon existant au sein des deux bactéries marines modèles connues pour leur fort potentiel de dégradation des polysaccharides marins, Z. galactanivorans et R. baltica.