LES EFFETS DE LA LUMIÈRE SUR LE METABOLISME DU CARBONE DES BACTÉRIES CONTENANT LA PROTÉORHODOPSINE - Faculté des Sciences de Sorbonne Université Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2013

The effect of light on carbon metabolism of proteorhodopsin contaning bacteria

LES EFFETS DE LA LUMIÈRE SUR LE METABOLISME DU CARBONE DES BACTÉRIES CONTENANT LA PROTÉORHODOPSINE

Résumé

Since its discovery more than 10 years ago, there are more and more studies about proteorhodopsin. This protein seems to be significant in marine ecology considering its large global distribution among many bacterial taxa; but its role remains controversial. Although light response from proteorhodopsin-containing prokaryotes (PCPs) seems to be strain-dependent, it has been hypothesized that the main function of proteorhodopsin was to provide an advantage to PCPs during starvation conditions. In this work, we investigated the increase knowledge about the role of proteorhodopsin regarding the organic carbon utilization efficiency measured in the proteorhodopsin-containing Gammaproteobacterium (Photobacterium angustum S14) in the light compared to the dark. Carbon-limited continuous cultures have been used to mimic environmental conditions. Yields and energetic maintenance were determined according to Pirt’s model (1965) with acid pH or without supplementary pH-stress. We observed highest energetic maintenance in the dark under pH stress condition. However, when light-dark cycles were used, the energy required for bacterial maintenance was significantly decreased during all the run and nearly in the range without pH stress. Taking together, it seems that the response of P. angustum S14 to light is more linked to the energetic balance than substrate concentration. The innovative results indicate a possible reason why many studies did not observe positive effects on bacterial growth and yield. In addition, PCP sequencing was performed to confirm these conclusions at a more large taxa scale.
Depuis sa découverte il y a plus de 10 ans, les études concernant la protéorhodopsine sont de plus en plus nombreuses. Cette protéine semble être, du fait de sa distribution globale parmi une grande diversité de taxons bactériens, significativement importante dans l’écologie marine mais ses rôles restent très controversés. L’hypothèse qu’elle apporte des avantages dans des conditions pauvres en nutriments aux procaryotes contenant la protéorhodopsine (PCP) par rapport aux hétérotrophes stricts a été explorée à plusieurs reprises et paraît être la plus probable malgré le fait que les réponses à la lumière par PCP dépendent vraisemblablement des souches utilisées. Dans ces travaux de thèse, nous contribuons à augmenter les connaissances sur le rôle de la protéorhodopsine dans l’efficacité d’utilisation du carbone organique disponible en utilisant une Gammaprotéobactérie contenant la protéorhodopsine (Photobacterium angustum S14) en présence et en absence de lumière. La technique de culture continue limitant la croissance bactérienne par le carbone a été utilisée afin de s’approcher au mieux des conditions environnementales. Les rendements et la maintenance énergétique ont été déterminés en suivant le modèle théorique de Pirt (1965) dans des conditions de pH acide ou sans stress par le pH. Ce travail a permis de montrer que la maintenance énergétique à l’obscurité était beaucoup plus élevée dans les conditions de stress par le pH. Cependant, lorsque la population bactérienne était exposée en cycle lumière-obscurité, l’énergie nécessaire à son maintien était significativement diminuée tout au long du cycle et approchait une valeur similaire à celle nécessaire sans stress pH. Bien que le rendement soit plus important lors des cycles en chemostat à pH plus optimal, l’exposition en cycle lumière-obscurité n’apportait pas les avantages observés dans les conditions de stress par le pH. Donc, il semblerait que la réponse à la lumière de P. angustum S14 soit plus liée à la balance énergétique qu’à la concentration de substrat. Ces résultats innovants ont permis de soulever une hypothèse quant aux raisons pour lesquelles de nombreuses études n’ont pas vu d’effet positif de la lumière sur la croissance et/ou le rendement des souches étudiées. Le séquençage d’autres PCPs a été engagé afin de poursuivre et de confirmer à une échelle plus globale les conclusions avancées pour P. angustum S14.
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Alicia Courties. LES EFFETS DE LA LUMIÈRE SUR LE METABOLISME DU CARBONE DES BACTÉRIES CONTENANT LA PROTÉORHODOPSINE : Cas d’étude en culture continue d’une Gammaprotéobactérie : Photobacterium angustum S14.. Biodiversité et Ecologie. Université Pierre et Marie Curie (Paris VI), 2013. Français. ⟨NNT : 2013PA066672⟩. ⟨tel-01247046⟩
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