Étude de la réponse métabolomique d'euglena gracilis à divers stress environnementaux et son application en phycoremediation

La thèse aborde le problème croissant de la contamination inorganique due aux activités humaines, en particulier les métaux rejetés dans l'environnement par les eaux usées industrielles. Les méthodes conventionnelles de traitement des eaux usées présentent des limites en termes de coûts, énergivores et d'impacts sur la flore. Par conséquent, il est donc crucial de développer des méthodes plus efficaces et respectueuses de l'environnement. Dans cette perspective, les méthodes vertes, telles que la phycoremédiation, utilisant de la biomasse algale ou leurs sous-produits, pour éliminer les contaminants, est prometteuse. Cette thèse se concentre sur deux principaux axes de recherche. Tout d'abord, elle vise à améliorer à la fois la qualité et la quantité de la biomasse d’Euglena gracilis, tout en approfondissant notre compréhension de la réponse métabolique face à divers stress environnementaux. Ensuite, elle explore l'utilisation de la biomasse algale immobilisée sur des billes d’alginates et des films de polyacrylamide dans le contexte de la décontamination des métaux des eaux synthétiques et naturelles provenant de sites miniers. E. gracilis, un protiste unicellulaire, qui peut utiliser le CO2 ou des sources de carbone organique pour se multiplier, présente un intérêt pour l'étude de processus biologiques et de la réponse aux stress environnementaux. Ce qui distingue particulièrement E. gracilis, c'est sa compétence à fabriquer toute une gamme variée de métabolites qui sont utilisés pour la captation des métaux. De plus, elle génère des vitamines, des acides aminés, des glucides et des lipides qui trouvent leur usage en tant que compléments alimentaires, ainsi que pour la production de biocarburants. De plus, la flexibilité métabolique d'E. gracilis offre des perspectives de recherche et d'applications industrielles et environnementales. L'étude métabolomique non ciblée est présentée comme une approche analytique pour explorer les changements métaboliques d'E. gracilis en réponse à divers stimuli comme le changement des cycles lumière/noirceur, le stress métallique et le changement de sources de carbone. L'utilisation de techniques avancées telles que la spectrométrie de masse à haute résolution couplée à la chromatographie liquide (HRMS) et la résonnance magnétique nucléaire (RMN) ont permis d'analyser les profils métaboliques de manière exhaustive et d'identifier les métabolites impliqués dans la réponse au stress. Il a été montré que sous l'effet du stress lumineux, les conditions hétérotrophes ont favorisé la production de métabolites polaires tels que les acides aminés et les composés oxygénés similaires à la lignine/polyphénol, surtout vers la fin de la phase exponentielle. En parallèle, les conditions mixotrophes ont augmenté la production de composés organohétérocycliques, de glucides et d'alcaloïdes. Les voies métaboliques communes aux différents stress métalliques (Cd, Co et Cu) incluent le métabolisme des purines, l'alanine, l'aspartate et le glutamate, ainsi que le cycle de l'acide citrique. Cependant, la plupart des réponses métaboliques sont spécifiques à chaque métal. Sous le stress lié au changement de sources de carbone, les voies métaboliques enrichies communes, comprennent le métabolisme de la cystéine et de la méthionine, le métabolisme des purines, la voie de la pentose phosphate (PPP) ainsi que le métabolisme des glyoxylates et des dicarboxylates. De plus, ces voies métaboliques varient spécifiquement en fonction de la source de carbone. Ces résultats illustrent la capacité d'adaptation métabolique d'E. gracilis face à divers changements, démontrant sa flexibilité et son ajustement aux conditions environnementales changeantes. Dans un deuxième axe, la biomasse lyophilisée d’E. gracilis est immobilisée sur des microbilles et sur des films. La variation du mode de cultivation et de la quantité de la biomasse immobilisée influe la quantité des métaux adsorbés par les billes ou les films d’E. gracilis. Malgré leur surface spécifique plus petite, les microbilles d'Euglena ont prouvé leur capacité à absorber les métaux des eaux synthétiques et des eaux de mines de manière plus éfficacement que les films de d’E. gracilis. En conclusion, cette thèse contribue à l'avancement des connaissances sur E. gracilis en mettant en évidence sa capacité d'adaptation et ses réponses métaboliques lors de changements importants de ses conditions de culture. Les résultats obtenus ouvrent des perspectives prometteuses pour l'utilisation de ce protiste dans des applications de décontamination environnementale et de production de composés d'intérêt commercial tel que les acides aminés, les vitamines et les polyphénols.

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