Abstract FR:

La collecte de l'énergie lumineuse chez les organismes photosynthétiques est assurée par des édifices multi-protéiques qui comportent des pigments, appelés antennes. Chez les hétéerokontophytes, comme les végétaux verts ces antennes ou light-harvesting complexes (LHC) sont intrinsèques à la membrane. Les antennes des algues brunes et des diatomées sont particulièrement intéressantes car elles présentent des polypeptides dont la structure est proche de celle des antennes à Chla/b des végétaux verts, avec trois hélices transmembranaires, bien qu'elles fixent des pigments de nature différente. Ces pigments qui absorbent efficacement les photons bleus-verts, majoritaires en milieu marin, sont la chlorophylle c et la fucoxanthine, un caroténoïde particulier. Ces complexes à Chla, Chlc et fucoxanthine, appelés lhcf, constituent un modèle original et encore mal connu d'antennes chlorophylliennes. Cette étude s'est focalisée sur la structure des antennes collectrices d'algues brunes. La première partie du travail a consisté à l'étude biochimique et spectrophotométrique des complexes lhcf. Chez laminaria saccharina (laminariales), une étude comparative de trois fractions antennaires lhcf-0, lhcf-i et lhcf-ii a été entreprise pour caractériser d'éventuelles catégories antennaires chez les algues brunes. Une structure antennaire, fonctionnelle in vitro, appelée lhcfa, avec des caractéristiques polypeptidiques et pigmentaires très semblables, alimentant aussi bien le psi que le psii, est retrouvée dans toutes les fractions antennaires. Elle est composée de plusieurs polypeptides semblables (pm = 20 kda et de pi = 4,7), fixant chacun 6 chla, 2 chlc et 7 fucoxanthines. La stabilité de ce complexe antennaire permet les études biochimiques et biophysiques des associations pigments-protéines. Nos résultats soutiennent l'idée de structures antennaires indifférenciées qui distribueraient efficacement l'énergie collectée aux 2 photosystèmes. Chez pelvetia canaliculata (fucales), une espèce de haut niveau de la zone intertidale, la distribution des pigments du cycle des xanthophylles impliques dans les phénomènes de photoprotection des structures photosynthétiques, a été recherchée au sein des fractions lhcf-0. Cette étude a montré que les pigments du cycle des xanthophylles sont faiblement associés aux fractions antennaires. La question de l'existence de complexes impliqués spécifiquement dans les mécanismes de photoprotection reste donc entière chez les algues brunes. Dans une deuxième partie, la famille multigénique lhcf codant pour les polypeptides lhcf de l. Saccharina a été étudiée en comparaison avec 2 autres laminariales : laminaria digitata et macrocystis pyrifera. En accord avec la biochimie, cette étude a montré que les protéines lhcf des trois espèces de laminariales sont codées par des gènes très proches. Nous avons trouvé de fortes homologies dans les régions régulatrices (utr) de certains gènes appartenant à 3 espèces de laminariales différentes, suggérant des mécanismes d'expression proches. Par ailleurs, sept des huit sites fixateurs de Chl identifiés dans les antennes à Chla/b des végétaux supérieurs sont conservés sur toutes les séquences lhcf des 3 espèces de laminariales, et 6 d'entre eux pourraient fixer les 6 Chla identifiées dans les complexes lhcfa. Si les alignements de séquences permettent de proposer des sites de fixation pour la chla, la localisation des molécules de Chlc et de fucoxanthine dans les complexes antennaires d'algues brunes reste à élucider. L’objectif de la troisième partie du travail était de développer un modèle d'expression in vivo des protéines lhcf de laminaria saccharina, dans des cellules à chla/c et fucoxanthine, afin de pouvoir analyser par mutagenèse dirigée les sites de fixation des pigments sur les protéines. La méthode de transformation utilisée est le bombardement des cellules hôtes par des microparticules sur lesquelles l’ADN étranger est précipité, on parle de transformation par biolistique. Deux stratégies ont été envisagées : transformer les gamétophytes de laminaria saccharina et laminaria digitata ou la diatomee phaeodactylum tricornutum. Cette étude constitue la première approche de transformation génétique de gamétophytes de laminaires. Le vecteur de transformation choisi, conférant aux cellules la résistance à un antibiotique, n'a pas permis d'obtenir de transformants stables. L’hypothèse la plus probable est que le génome nucléaire des laminaires comporte un biais important dans l'usage des codons, qui ne facilite pas l'expression de protéines étrangères. Une des solutions serait de modifier les séquences en les adaptant aux particularités du génome nucléaire.