Nannochloropsis est un groupe d’eucaryotes unicellulaires appartenant à la classe Eustigmatophyceae. Actuellement, il existe sept espèces identifiées dans ce genre qui ont une efficacité photosynthétique élevée, une biomasse et une teneur en huile (triacylglycérol ou TAG), et sont riches en acide eicosapentaénoïque (EPA), ce qui en fait des matières premières de haute qualité pour la production industrielle d’EPA. .
Nannochloropsis oceanica a été reconnue comme une usine unicellulaire industriellement importante pour la production de lipides en raison de sa croissance rapide et de sa teneur élevée en lipides. Son génome contient jusqu’à 13 acyl CoA: diacylglycérol (DAG) acyltransférases (NoDGAT), qui contribuent à la biosynthèse des TAG associés au stress et non stressés, et soulève des questions quant à savoir si l’unique N. oceanica phospholipide: DAG acyltransférase (NoPDAT) est critique, et dans quelles conditions et dans quelle mesure il contribue à la biosynthèse des TAG.
Une équipe de recherche dirigée par le professeur Hu Hanhua de l’Institut d’hydrobiologie (IHB) de l’Académie chinoise des sciences s’est récemment penchée sur la fonction et le rôle physiologique de NoPDAT chez N. oceanica. L’étude a été publiée dans Physiologie végétale.
L’équipe du professeur Hu a mené une série de recherches fondamentales sur les souches d’algues susmentionnées pendant plus de dix ans. Ils ont d’abord établi un système de transformation génétique efficace basé sur des produits de réaction en chaîne par polymérase et un système d’inactivation de gènes basé sur l’interférence ARN chez les six espèces marines.
Les chercheurs ont réalisé la transformation génétique à haut rendement basée sur l’électroporation par prétraitement chimique chez Nannochloropsis limnetica, la seule algue d’eau douce de ce genre.
Ils ont découvert que NoPDAT réside dans la membrane plastidique la plus externe, le réticulum endoplasmique du chloroplaste. Sur la base d’une analyse génétique, NoPDAT contribue à au moins 30% à la biosynthèse des TAG dans des conditions limitées en azote, et l’inactivation de NoPDAT n’a déclenché aucun mécanisme compensatoire via les DGAT.
Grâce à l’analyse semi-quantitative par chromatographie sur couche mince des lipides polaires, les chercheurs ont également découvert que l’inactivation du NoPDAT conduit à une vaste accumulation d’une nouvelle classe de phosphatidyléthanolamines (PE) dans les cellules, et ce PE spécial contenant 16: 0, 16: 1, et les acides gras 18:1 (appelés « LU-PE ») diffèrent des PE fonctionnels intracellulaires contenant des acides gras polyinsaturés (C20:4 et C20:5).
De plus, la teneur en LU-PE intracellulaire était significativement positivement corrélée avec la concentration de dioxyde de carbone (CO2) en culture.
Les résultats de la surexpression et/ou de l’inactivation des gènes impliqués dans l’homéostasie de la PE ont indiqué que l’accumulation de LU-PE dans N. oceanica n’est pas liée à ces gènes et que NoPDAT est le seul responsable du changement de profil observé.
En résumé, cette étude révèle que la voie NoPDAT est parallèle et indépendante de la voie NoDGAT pour la production de pétrole. LU-PE peut servir de puits de carbone alternatif pour le carbone assimilé par photosynthèse chez N. oceanica lorsque la biosynthèse des TAG médiée par PDAT est compromise ou sous stress en présence de niveaux élevés de CO2.
Juan Yang et al, PDAT réglemente la PE comme alternative de puits de carbone transitoire au triacylglycérol dans Nannochloropsis, Physiologie végétale (2022). DOI : 10.1093/plphys/kiac160