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1. Diatom phytochromes integrate the entire visible light spectra for photosensing in marine environments

Author: Carole Duchêne, Jean-Pierre Bouly, Juan José Pierella Karlusich, Julien Sellés, Benjamin Bailleul, Chris Bowler, Maurizio Ribera d’Alcalà, Angela Falciatore, Marianne Jaubert, Biologie du chloroplaste et perception de la lumière chez les micro-algues, Institut de biologie physico-chimique (IBPC (FR_550)), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Stazione Zoologica Anton Dohrn (SZN), GBMF4981.01KR1661/20-1MITI interdisciplinary programFondation Bettencourt-Schueller (Coups d’élan pour la recherche francaise-2018), ANR-11-LABX-0011,DYNAMO,Dynamique des membranes transductrices d'énergie : biogénèse et organisation supramoléculaire.(2011), ANR-20-CE20-0024,CLIMA-CLOCK,Photopériodisme chez des microalgues ubiquistes modèles du phytoplancton marin : mécanismes moléculaires et sensibilité à l'augmentation de la température de l'océan(2020), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-19-CE20-0020,BrownCut,Elucidation des gènes spécifiques de la photosynthèse chez les diatomées(2019), ANR-21-CE02-0021,Dim,Croissance des micro-algues à très faibles lumières sous la banquise arctique à la sortie de la nuit polaire, et rôle dans l'inoculation du bloom printanier(2021), Jaubert, Marianne, Dynamique des membranes transductrices d'énergie : biogénèse et organisation supramoléculaire. - - DYNAMO2011 - ANR-11-LABX-0011 - LABX - VALID, Photopériodisme chez des microalgues ubiquistes modèles du phytoplancton marin : mécanismes moléculaires et sensibilité à l'augmentation de la température de l'océan - - CLIMA-CLOCK2020 - ANR-20-CE20-0024 - AAPG2020 - VALID, Biotech - Bioressources - Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques - - OCEANOMICS2011 - ANR-11-BTBR-0008 - BTBR - VALID, Elucidation des gènes spécifiques de la photosynthèse chez les diatomées - - BrownCut2019 - ANR-19-CE20-0020 - AAPG2019 - VALID, and Croissance des micro-algues à très faibles lumières sous la banquise arctique à la sortie de la nuit polaire, et rôle dans l'inoculation du bloom printanier - - Dim2021 - ANR-21-CE02-0021 - AAPG2021 - VALID
Subjects: [SDV] Life Sciences [q-bio], [SDV]Life Sciences [q-bio]
Abstract: Aquatic life is strongly structured by light gradients, with gradual decrease in light intensity and differential attenuation of sunlight wavelengths with depth. How phytoplankton perceive these variations is unknown. By providing the firstin vivoquantitative assessment of the action of marine diatom phytochrome photoreceptors (DPH), we show that they efficiently trigger photoreversible responses across the entire light spectrum, unlike current models of phytochrome photosensing. The distribution and activity of DPHs in the environment indicate that they are extremely sensitive detectors of spectral light variations related to depth and optical properties of the water column in temperate and polar oceans, revealing a completely novel view of how light is perceived in the marine environment.
Published: 2023

2. Genomic adaptation of the picoeukaryote $Pelagomonas\ calceolata$ to iron-poor oceans revealed by a chromosome-scale genome sequence

Author: Nina Guérin, Marta Ciccarella, Elisa Flamant, Paul Frémont, Sophie Mangenot, Benjamin Istace, Benjamin Noel, Caroline Belser, Laurie Bertrand, Karine Labadie, Corinne Cruaud, Sarah Romac, Charles Bachy, Martin Gachenot, Eric Pelletier, Adriana Alberti, Olivier Jaillon, Patrick Wincker, Jean-Marc Aury, Quentin Carradec, Génomique métabolique (UMR 8030), Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Global Oceans Systems Ecology & Evolution - Tara Oceans (GOSEE), Université de Perpignan Via Domitia (UPVD)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Aix Marseille Université (AMU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Université de Toulon (UTLN)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Nord])-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay)-European Molecular Biology Laboratory (EMBL)-École Centrale de Nantes (Nantes Univ - ECN), Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Université australe du Chili, Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Thank the Tara Expedition Foundation and their partners for the organization of marine scientific expeditions (http://oceans.taraexpeditions.org), ANR-10-INBS-0009,France-Génomique,Organisation et montée en puissance d'une Infrastructure Nationale de Génomique(2010), and ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011)
Subjects: Nitrates, Acclimatization, Iron, Oceans and Seas, Medicine (miscellaneous), Genomics, [SDV.BIBS]Life Sciences [q-bio]/Quantitative Methods [q-bio.QM], Chromosomes, General Biochemistry, Genetics and Molecular Biology, [SDV.GEN.GPL]Life Sciences [q-bio]/Genetics/Plants genetics, [SDV.EE.ECO]Life Sciences [q-bio]/Ecology, environment/Ecosystems, Phytoplankton, General Agricultural and Biological Sciences, Stramenopiles
Abstract: The smallest phytoplankton species are key actors in oceans biogeochemical cycling and their abundance and distribution are affected with global environmental changes. Among them, algae of the Pelagophyceae class encompass coastal species causative of harmful algal blooms while others are cosmopolitan and abundant. The lack of genomic reference in this lineage is a main limitation to study its ecological importance. Here, we analysed Pelagomonas calceolata relative abundance, ecological niche and potential for the adaptation in all oceans using a complete chromosome-scale assembled genome sequence. Our results show that P. calceolata is one of the most abundant eukaryotic species in the oceans with a relative abundance favoured by high temperature, low-light and iron-poor conditions. Climate change projections based on its relative abundance suggest an extension of the P. calceolata habitat toward the poles at the end of this century. Finally, we observed a specific gene repertoire and expression level variations potentially explaining its ecological success in low-iron and low-nitrate environments. Collectively, these findings reveal the ecological importance of P. calceolata and lay the foundation for a global scale analysis of the adaptation and acclimation strategies of this small phytoplankton in a changing environment.
Published: 2022

3. Acyl-CoA:lysophosphatidylcholine acyltransferase from the unicellular diatom Phaeodactylum tricornutum (PtLPCAT1) is involved in triacylglycerol and galactoglycerolipid synthesis and enhances eicosapentaenoic acid accumulation in recombinant oleaginous yeast

Author: You, Lingjie, Jouhet, Juliette, Maréchal, Eric, Amato, Alberto, Hao, Xiahui, Zhang, Donghui, Banaś, Antoni, Gong, Yangmin, Chinese Academy of Agricultural Sciences (CAAS), LIPID, Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA), Yangtze University, Intercollegiate Faculty of Biotechnology, Medical University of Gdańsk, grant from the National Natural Science Foundation of China n° 31961133008, NCN, Poland, No. UMO-2018/30/Q/NZ3/00497, IDEX UGA CDP Glyco@Alps, Institut Carnot 3BCAR, ANR-10-LABX-0049,GRAL,Grenoble Alliance for Integrated Structural Cell Biology(2010), and ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011)
Subjects: Yarrowia lipolytica, MESH: Triglycerides, eicosapentaenoic acid, [SDV.BIO]Life Sciences [q-bio]/Biotechnology, MESH: Eicosapentaenoic Acid, CRISPR/Cas9 eicosapentaenoic acid LPCAT Phaeodactylum tricornutum Yarrowia lipolytica, LPCAT, MESH: Acyltransferases, Phaeodactylum tricornutum, [SDV.BV.AP]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology/Plant breeding, MESH: 1-Acylglycerophosphocholine O-Acyltransferase, MESH: Acyl Coenzyme A, CRISPR/Cas9, MESH: Diatoms
Abstract: International audience
Published: 2022

4. Whole-genome scanning reveals environmental selection mechanisms that shape diversity in populations of the epipelagic diatom Chaetoceros

Author: Charlotte Nef, Mohammed-Amin Madoui, Éric Pelletier, Chris Bowler, Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Global Oceans Systems Ecology & Evolution - Tara Oceans (GOSEE), Université de Perpignan Via Domitia (UPVD)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Aix Marseille Université (AMU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Université de Toulon (UTLN)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Nord])-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay)-European Molecular Biology Laboratory (EMBL)-École Centrale de Nantes (Nantes Univ - ECN), Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Université australe du Chili, Service d'Etude des Prions et des Infections Atypiques, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Biogéosciences [UMR 6282] (BGS), Université de Bourgogne (UB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), ANR-10-LABX-0054,MEMOLIFE,Memory in living systems: an integrated approach(2010), ANR-10-IDEX-0001,PSL,Paris Sciences et Lettres(2010), ANR-10-INBS-0009,France-Génomique,Organisation et montée en puissance d'une Infrastructure Nationale de Génomique(2010), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), and European Project: 835067,DIATOMIC
Subjects: [SDV.GEN.GPO]Life Sciences [q-bio]/Genetics/Populations and Evolution [q-bio.PE], General Immunology and Microbiology, General Neuroscience, MESH: Genomics, MESH: Ecosystem, MESH: Metagenomics, [SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology, General Agricultural and Biological Sciences, General Biochemistry, Genetics and Molecular Biology, MESH: Diatoms
Abstract: Diatoms form a diverse and abundant group of photosynthetic protists that are essential players in marine ecosystems. However, the microevolutionary structure of their populations remains poorly understood, particularly in polar regions. Exploring how closely related diatoms adapt to different environments is essential given their short generation times, which may allow rapid adaptations, and their prevalence in marine regions dramatically impacted by climate change, such as the Arctic and Southern Oceans. Here, we address genetic diversity patterns inChaetoceros, the most abundant diatom genus and one of the most diverse, using 11 metagenome-assembled genomes (MAGs) reconstructed fromTaraOceans metagenomes. Genome-resolved metagenomics on these MAGs confirmed a prevalent distribution ofChaetocerosin the Arctic Ocean with lower dispersal in the Pacific and Southern Oceans as well as in the Mediterranean Sea. Single-nucleotide variants identified within the different MAG populations allowed us to draw a landscape ofChaetocerosgenetic diversity and revealed an elevated genetic structure in some Arctic Ocean populations. Gene flow patterns of closely relatedChaetocerospopulations seemed to correlate with distinct abiotic factors rather than with geographic distance. We found clear positive selection of genes involved in nutrient availability responses, in particular for iron (e.g., ISIP2a, flavodoxin), silicate, and phosphate (e.g., polyamine synthase), that were further supported by analysis ofChaetocerostranscriptomes. Altogether, these results highlight the importance of environmental selection in shaping diatom diversity patterns and provide new insights into their metapopulation genomics through the integration of metagenomic and environmental data.
Published: 2022

5. The zoospores of the thraustochytridAurantiochytrium limacinum: Transcriptional reprogramming and lipid metabolism associated to their specific functions

Author: Caroline Bournaud, Cécile Maës, Riccardo Aiese Cigliano, Alberto Amato, Eric Maréchal, Fabrice Rébeillé, Martin Schuler, Christian Morabito, Younès Dellero, LIPID, Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA), Sequentia Biotech SL, Trans’Alg Bpifrance PSPC partnership, ANR-10-LABX-0049,GRAL,Grenoble Alliance for Integrated Structural Cell Biology(2010), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-17-EURE-0003,CBH-EUR-GS,CBH-EUR-GS(2017), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Subjects: Spores, Transcription, Genetic, Cell division, PUFA synthase, Zoospore, Population, RNA-sequencing, ω3-docosahexaenoic acid, Biology, Microbiology, 03 medical and health sciences, Animals, Computer Simulation, [SDV.BBM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology, Amino Acids, Fatty acids, education, Gene, Ecology, Evolution, Behavior and Systematics, 030304 developmental biology, Docosahexaenoic Acid, algae, chemistry.chemical_classification, Life Cycle Stages, 0303 health sciences, education.field_of_study, 030306 microbiology, Thraustochytrids, RNA sequencing, Lipid metabolism, Zoospores, 15. Life on land, Peroxisome, biology.organism_classification, Diploidy, Lipids, Culture Media, Amino acid, Cell biology, chemistry, Labyrinthulomycetes, Glycolysis, Cell Division, Stramenopiles, Signal Transduction
Abstract: International audience; Aurantiochytrium limacinum (Thraustochytriaceae, class Labyrinthulomycetes) is a marine Stramenopile and a pioneering mangrove decomposer. Its life cycle involves a non-motile stage and zoospore production. We observed that the composition of the medium, the presence of amino acids in particular, affects the release of zoospores. Two opposite conditions were defined, one with a cell population mainly composed of zoospores and another one with almost only non-motile cells. In silico allelic frequency analysis and flow cytometry suggest that zoospores and non-motile cells share the same ploidy level and are diploid. Through an RNA-seq approach, the transcriptional reprogramming accompanying the formation of zoospores was investigated, with a particular focus on their lipid metabolism. Based on a differential expression analysis, zoospores are characterized by high motility, very active signal transduction, an arrest of the cell division, a low amino acid metabolism and low glycolysis. Focusing on lipid metabolism, genes involved in lipase activities and peroxisomal β-oxidation are upregulated. qRT-PCR of selected lipid genes and lipid analyses during the life span of zoospores confirmed these observations. These results highlight the importance of the lipid dynamics in zoospores and show the metabolic processes required to use these energy-dense molecules as fuel for zoospore survival during their quest of new territories.
Published: 2020

6. Origin of cyanobacterial thylakoids via a non-vesicular glycolipid phase transition and their impact on the Great Oxygenation Event

Author: Nolwenn Guéguen, Eric Maréchal, LIPID, Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA), Institut Carnot 3BCAR, ANR-20-CE02-0020,ALPALGA,Microalgues des Alpes(2020), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-15-IDEX-0002,UGA,IDEX UGA(2015), ANR-10-LABX-0049,GRAL,Grenoble Alliance for Integrated Structural Cell Biology(2010), and ANR-17-EURE-0003,CBH-EUR-GS,CBH-EUR-GS(2017)
Subjects: Cyanobacteria, Gloeobacter, Physiology, thylakoid, Plant Science, monogalactosyldiacylglycerol, sulfoquinovosyldiacylglycerol, Photosynthesis, Thylakoids, [SDV.BBM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology, phosphatidylglycerol, Photosystem, biology, Chemistry, Great Oxygenation Event, Galactolipids, MGD, biology.organism_classification, [SDV.MP.BAC]Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology/Bacteriology, monoglucosyldiacylglycerol, Thylakoid, Biophysics, lipids (amino acids, peptides, and proteins), Hexagonal II lipid, Biogenesis
Abstract: The appearance of oxygenic photosynthesis in cyanobacteria is a major event in evolution. It had an irreversible impact on the Earth, promoting the Great Oxygenation Event (GOE) ~2.4 billion years ago. Ancient cyanobacteria predating the GOE were Gloeobacter-type cells lacking thylakoids, which hosted photosystems in their cytoplasmic membrane. The driver of the GOE was proposed to be the transition from unicellular to filamentous cyanobacteria. However, the appearance of thylakoids expanded the photosynthetic surface to such an extent that it introduced a multiplier effect, which would be more coherent with an impact on the atmosphere. Primitive thylakoids self-organize as concentric parietal uninterrupted multilayers. There is no robust evidence for an origin of thylakoids via a vesicular-based scenario. This review reports studies supporting that hexagonal II-forming glucolipids and galactolipids at the periphery of the cytosolic membrane could be turned, within nanoseconds and without any external source of energy, into membrane multilayers. Comparison of lipid biosynthetic pathways shows that ancient cyanobacteria contained only one anionic lamellar-forming lipid, phosphatidylglycerol. The acquisition of sulfoquinovosyldiacylglycerol biosynthesis correlates with thylakoid emergence, possibly enabling sufficient provision of anionic lipids to trigger a hexagonal II-to-lamellar phase transition. With this non-vesicular lipid-phase transition, a framework is also available to re-examine the role of companion proteins in thylakoid biogenesis.
Published: 2022

7. Plankton Planet: A frugal, cooperative measure of aquatic life at the planetary scale

Author: de Vargas, Colomban, Le Bescot, Noan, Pollina, Thibaut, Henry, Nicolas, Romac, Sarah, Colin, Sébastien, Haëntjens, Nils, Carmichael, Margaux, Berger, Calixte, Le Guen, David, Decelle, Johan, Mahé, Frédéric, Poulain, Julie, Malpot, Emmanuel, Beaumont, Carole, Hardy, Michel, Guiffant, Damien, Probert, Ian, Gruber, David, Allen, Andrew, Gorsky, Gabriel, Follows, Michael, Pochon, Xavier, Troublé, Romain, Cael, B., Lombard, Fabien, Boss, Emmanuel, Prakash, Manu, Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ECOlogy of MArine Plankton (ECOMAP), Adaptation et diversité en milieu marin (ADMM), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Bioengineering, Stanford University, Stanford University, Max-Planck-Institut fur Biologie = Max Planck Institute for Biology [Tübingen], Max-Planck-Gesellschaft, University of Maine, Photosymbiose, Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA), Plant Health Institute of Montpellier (UMR PHIM), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro Montpellier, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Université de Montpellier (UM), Institut de Biologie François JACOB (JACOB), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Moana New Zealand, Cawthron Aquaculture Park, On board ‘Folligou’, On board 'Taravana', Baruch College [CUNY], City University of New York [New York] (CUNY), J. Craig Venter Institute [La Jolla, USA] (JCVI), Scripps Institution of Oceanography (SIO - UC San Diego), University of California [San Diego] (UC San Diego), University of California (UC)-University of California (UC), Laboratoire d'océanographie de Villefranche (LOV), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de la Mer de Villefranche (IMEV), Massachusetts Institute of Technology (MIT), University of Auckland [Auckland], Cawthron Institute, Fondation Tara Ocean, National Oceanography Centre [Southampton] (NOC), University of Southampton, Institut Universitaire de France (IUF), Ministère de l'Education nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche (M.E.N.E.S.R.), The ‘Plankton Arts’ grant from the Fondation d’Entreprise Total, The New Zealand Royal Society Dumont-D’Urville (DDU-CAW1501), Strategic Seeding (16-CAW-008-CSG) Funds, The Cawthron Institute, Okeanos Foundation, Tara Ocean Foundation, Schmidt Futures Foundation, ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), and ANR-17-CE02-0020,CORALGENE,Complexité génomique de l'holobionte ' corail ' à l'échelle du Pacifique(2017)
Subjects: Global and Planetary Change, [SDV.EE.ECO]Life Sciences [q-bio]/Ecology, environment/Ecosystems, Ocean Engineering, Aquatic Science, Oceanography, [SDV.BID.SPT]Life Sciences [q-bio]/Biodiversity/Systematics, Phylogenetics and taxonomy, [SDV.BIBS]Life Sciences [q-bio]/Quantitative Methods [q-bio.QM], Water Science and Technology
Abstract: In every liter of seawater there are between 10 and 100 billion life forms, mostly invisible, called marine plankton or marine microbiome, which form the largest and most dynamic ecosystem on our planet, at the heart of global ecological and economic processes. While physical and chemical parameters of planktonic ecosystems are fairly well measured and modeled at the planetary scale, biological data are still scarce due to the extreme cost and relative inflexibility of the classical vessels and instruments used to explore marine biodiversity. Here we introduce ‘Plankton Planet’, an initiative whose goal is to engage the curiosity and creativity of researchers, makers, and mariners to (i) co-develop a new generation of cost-effective (frugal) universal scientific instrumentation to measure the genetic and morphological diversity of marine microbiomes in context, (ii) organize their systematic deployment through coastal or open ocean communities of sea-users/farers, to generate uniform plankton data across global and long-term spatio-temporal scales, and (iii) setup tools to flow the data without embargo into public and explorable databases. As proof-of-concept, we show how 20 crews of sailors were able to sample plankton biomass from the world surface ocean in a single year, generating the first seatizen-based, planetary dataset of marine plankton biodiversity based on DNA barcodes. The quality of this dataset is comparable to that generated by Tara Oceans and is not biased by the multiplication of samplers. The data unveil significant genetic novelty and can be used to explore the taxonomic and ecological diversity of plankton at both regional and global scales. This pilot project paves the way for construction of a miniaturized, modular, evolvable, affordable and open-source citizen field-platform that will allow systematic assessment of the eco/morpho/genetic variation of aquatic ecosystems and microbiomes across the dimensions of the Earth system.
Published: 2022

8. Seasonal dynamics of marine protist communities in tidally mixed coastal waters

Author: Mariarita Caracciolo, Fabienne Rigaut‐Jalabert, Sarah Romac, Frédéric Mahé, Samuel Forsans, Jean‐Philippe Gac, Laure Arsenieff, Maxime Manno, Samuel Chaffron, Thierry Cariou, Mark Hoebeke, Yann Bozec, Eric Goberville, Florence Le Gall, Loïc Guilloux, Anne‐Claire Baudoux, Colomban de Vargas, Fabrice Not, Eric Thiébaut, Nicolas Henry, Nathalie Simon, ECOlogy of MArine Plankton (ECOMAP), Adaptation et diversité en milieu marin (ADMM), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Fédération de recherche de Roscoff (FR2424), Plant Health Institute of Montpellier (UMR PHIM), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro Montpellier, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Université de Montpellier (UM), Département Systèmes Biologiques (Cirad-BIOS), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad), Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (LS2N), Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Global Oceans Systems Ecology & Evolution - Tara Oceans (GOSEE), Université de Perpignan Via Domitia (UPVD)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Aix Marseille Université (AMU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Université de Toulon (UTLN)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Nord])-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay)-European Molecular Biology Laboratory (EMBL)-École Centrale de Nantes (Nantes Univ - ECN), Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Université australe du Chili, ABiMS - Informatique et bioinformatique = Analysis and Bioinformatics for Marine Science (ABIMS), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Biologie des Organismes et Ecosystèmes Aquatiques (BOREA), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université des Antilles (UA), Institut méditerranéen d'océanologie (MIO), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Office Francais de la Biodiversite, Grant/Award Number: INDIGENE OFB. 20.0552, Gordon and Betty Moore Foundation UniEuk, Grant/Award Number: GBMF5275, ANR-08-BDVA-0003,BIOMARKS,Biodiversité des eucaryotes marins(2008), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-15-CE01-0009,CALYpSO,IMPLICATIONS ECOLOGIQUES ET BIOGEOCHIMIQUE DES GLYCOSIDASES ASSOCIEES AUX VIRUS MARINS(2015), and European Project: 287589,EC:FP7:KBBE,FP7-OCEAN-2011,MICRO B3(2012)
Subjects: Diatoms, temporal variability, Eukaryota, [SDV.BBM.MN]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Molecular Networks [q-bio.MN], marine protists, Biodiversity, time-series data, annual succession, Plankton, [SDV.BIBS]Life Sciences [q-bio]/Quantitative Methods [q-bio.QM], Western English Channel, DNA metabarcoding, [SDV.EE.ECO]Life Sciences [q-bio]/Ecology, environment/Ecosystems, [SDV.BBM.GTP]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN], Genetics, RNA, Ribosomal, 18S, Seasons, [SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology, Ecology, Evolution, Behavior and Systematics, Phylogeny, [SDV.EE.IEO]Life Sciences [q-bio]/Ecology, environment/Symbiosis
Abstract: International audience; Major seasonal community reorganizations and associated biomass variations are landmarks of plankton ecology. However, the processes of plankton community turnover rates have not been fully elucidated so far. Here, we analyse patterns of planktonic protist community succession in temperate latitudes, based on quantitative taxonomic data from both microscopy counts (cells >10 mu m) and ribosomal DNA metabarcoding (size fraction >3 mu m, 18S rRNA gene) from plankton samples collected bimonthly over 8 years (2009-2016) at the SOMLIT-Astan station (Roscoff, Western English Channel). Based on morphology, diatoms were clearly the dominating group all year round and over the study period. Metabarcoding uncovered a wider diversity spectrum and revealed the prevalence of Dinophyceae and diatoms but also of Cryptophyta, Chlorophyta, Cercozoa, Syndiniales and Ciliophora in terms of read counts and or richness. The use of morphological and molecular analyses in combination allowed improving the taxonomic resolution and to identify the sequence of the dominant species and OTUs (18S V4 rDNA-derived taxa) that drive annual plankton successions. We detected that some of these dominant OTUs were benthic as a result of the intense tidal mixing typical of the French coasts in the English Channel. Our analysis of the temporal structure of community changes point to a strong seasonality and resilience. The temporal structure of environmental variables (especially Photosynthetic Active Radiation, temperature and macronutrients) and temporal structures generated by species life cycles and or species interactions, are key drivers of the observed cyclic annual plankton turnover.
Published: 2022

9. Functional repertoire convergence of distantly related eukaryotic plankton lineages revealed by genome-resolved metagenomics

Author: Emilie Villar, Corinne Cruaud, de Vargas C, Patrick Wincker, Chiara Vanni, Da Silva C, Chris Bowler, Karine Labadie, Julie Poulain, Clayssen Q, Eric Karsenti, Leo d’Agata, Guerra Af, Eric Pelletier, Olivier Jaillon, Eren Am, Kourlaiev A, Paul Frémont, Jean-Marc Aury, Morgan Gaia, Damien Daniel Hinsinger, Tom O. Delmont, Bernard Noël, Wessner M, Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), The Globe Institute, The University of Chicago Medicine [Chicago], Station biologique de Roscoff, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), European Molecular Biology Laboratory (EMBL), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-10-INBS-0009,France-Génomique,Organisation et montée en puissance d'une Infrastructure Nationale de Génomique(2010), ANR-09-GENM-0032,TARA-GIRUS,Inventaire et ressources génétiques de virus géants à ADN dans les milieux marins sur Tara-Oceans(2009), ANR-14-CE23-0001,HydroGen,Metagenomique comparative comme instrument de mesure pour la biodiversité. Application à l'étude de la vie dans les océans(2014), ANR-10-LABX-0054,MEMOLIFE,Memory in living systems: an integrated approach(2010), ANR-11-IDEX-0001,Amidex,INITIATIVE D'EXCELLENCE AIX MARSEILLE UNIVERSITE(2011), ANR-10-INBS-0002,EMBRC-France,CENTRE NATIONAL DE RESSOURCES BIOLOGIQUES MARINES(2010), ANR-17-CE02-0012,ALGALVIRUS,Adaptations Génomique des Algues Marines aux Virus(2017), ANR-10-BLAN-1709,PHYTBACK,Rétroactions écologie-climat dues à l'évolution de la taille et de la forme du phytoplancton(2010), ANR-09-BLAN-0348,POSEIDON(2009), ANR-09-GENM-0031,PROMETHEUS,Approches génomiques pour l?analyse de la biodiversité fonctionnelle des protistes océaniques de l?expédition Tara-Oceans.(2009), European Project: 287589,EC:FP7:KBBE,FP7-OCEAN-2011,MICRO B3(2012), European Project: 261376,EC:FP7:HEALTH,FP7-HEALTH-2010-single-stage,IHMS(2011), Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Institut de biologie de l'ENS Paris (UMR 8197/1024) (IBENS)
Subjects: Marine eukaryotes, Tara Oceans, single-cellgenomics, Marine life, Genomics, Biology, phylogeny, Genome, 03 medical and health sciences, 0302 clinical medicine, Phylogenetics, evolution, genomics, 14. Life underwater, 030304 developmental biology, open ocean, functions, 0303 health sciences, metagenomics, Phylogenetic tree, fungi, plankton, 15. Life on land, Plankton, Multicellular organism, Metagenomics, Evolutionary biology, [SDE]Environmental Sciences, anvi’o, ecology, 030217 neurology & neurosurgery
Abstract: Marine planktonic eukaryotes play a critical role in global biogeochemical cycles and climate. However, their poor representation in culture collections limits our understanding of the evolutionary history and genomic underpinnings of planktonic ecosystems. Here, we used 280 billion metagenomic reads from 143 Tara Oceans stations to reconstruct and manually curate more than 700 abundant and widespread eukaryotic metagenome-assembled genomes ranging from 10 Mbp to up to 1.3 Gbp. The resulting non-redundant genomic resource of 25 billion nucleotides that describe 10 million genes covers a wide range of poorly characterized unicellular and multicellular eukaryotic lineages that complement the long-standing contributions of culture efforts to survey the tree of marine life while better representing plankton from the open ocean. Phylogeny of the DNA-dependent RNA polymerase placed this genomic resource in a comprehensive evolutionary framework that provided insights into the relationships of eukaryotic supergroups. From there, classification of unicellular eukaryotic plankton based on functions encoded in their genes revealed four major groups connecting distantly related lineages such as the diatoms and green algae. There has been a recurrent problem in understanding the interplay between eukaryotes’ vertical evolution and their phenotype. By disentangling phylogenetic signals from functional trends with genomics, we found that neither the classical trophic mode of plankton nor its vertical evolutionary history could fully explain the genomic functional landscape of marine eukaryotes that coexisted for millions of years. Cover Navigating on the map of plankton genomics with Tara Oceans and anvi’o: a comprehensive genome-resolved metagenomic survey dedicated to eukaryotic plankton.
Published: 2021

10. Multiplex CRISPR/Cas9 editing of the long‐chain acyl‐CoA synthetase family in the diatom Phaeodactylum tricornutum reveals that mitochondrial ptACSL3 is involved in the synthesis of storage lipids

Author: Xiahui Hao, Wenchao Chen, Alberto Amato, Juliette Jouhet, Eric Maréchal, Daniel Moog, Hanhua Hu, Hu Jin, Lingjie You, Fenghong Huang, Mark Moosburner, Andrew E. Allen, Yangmin Gong, Oil Crops Research Institute of the Chinese Academy of Agricultural Sciences Ministry of Agriculture, Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Oil Crops, LIPID, Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA), Laboratory for Cell Biology, Philipps-University Marburg, Laboratory of Algal Biology, Institute of Hydrobiology, Chinese Academy of Sciences, Center for Microalgal Biotechnology and Biofuels, Institute of Hydrobiology, Chinese Academy of Sciences, Scripps Institution of Oceanography (SIO), University of California [San Diego] (UC San Diego), University of California-University of California, J. Craig Venter Institute [La Jolla, USA] (JCVI), National Natural Science Foundation of China (41776175 and 31961133008), Agricultural Science and Technology Innovation Project of Chinese Academy of Agricultural Sciences (CAAS-ASTIP-2013-OCRI), 2021 CEA-CAS bilateral program, Institut Carnot 3BCAR, Grants from the United States Department of Energy Genomics Science program, US National Science Foundation, NSF-MCB-1818390, Gordon and Betty Moore Foundation GBMF3828, ANR-10-LABX-0049,GRAL,Grenoble Alliance for Integrated Structural Cell Biology(2010), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-15-IDEX-0002,UGA,IDEX UGA(2015), Scripps Institution of Oceanography (SIO - UC San Diego), and University of California (UC)-University of California (UC)
Subjects: 0106 biological sciences, Diatoms, 0303 health sciences, Physiology, Fatty Acids, Multiplexed CRISPR/Cas9, Plant Science, Fatty acid, Long-chain acyl-CoA synthetase, 01 natural sciences, Phaeodactylum tricornutum, Triacylglycerol, Mitochondria, 03 medical and health sciences, Coenzyme A Ligases, Coenzyme A, [SDV.BBM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology, CRISPR-Cas Systems, 030304 developmental biology, 010606 plant biology & botany
Abstract: International audience; Long-chain acyl-CoA synthetases (LACSs) play diverse and fundamentally important roles in lipid metabolism. While their functions have been well-established in bacteria, yeast and plants, the mechanisms by which LACS isozymes regulate lipid metabolism in unicellular oil-producing microalgae, including the diatom Phaeodactylum tricornutum, remain largely unknown. In P. tricornutum, a family of five genes (ptACSL1~5) encodes LACS activities. We generated single lacs knockout/knockdown mutants using multiplexed CRISPR/Cas9 method, and determined their substrate specificities towards different fatty acids (FAs) and subcellular localizations. ptACSL3 is localized in the mitochondria and its disruption led to compromised growth and reduced triacylglycerol (TAG) content when cells were bubbled with air. The ptACSL3 mutants showed altered FA profiles in two galactoglycerolipids and phosphatidylcholine (PC) with significantly reduced distribution of 16:0 and 16:1. ptACSL5 is localized in the peroxisome and its knockdown resulted in reduced growth rate and altered molecular species of PC and TAG, indicating a role in controlling the composition of acyl-CoAs for lipid synthesis. Our work demonstrates the potential of generating gene knockout mutants with the mutation of large fragment deletion using multiplexed CRISPR/Cas9 and provides insight into the functions of LACS isozymes in lipid metabolism in the oleaginous microalgae.
Published: 2021

11. Heterotrophic bacterial diazotrophs are more abundant than their cyanobacterial counterparts in metagenomes covering most of the sunlit ocean

Author: Eric Pelletier, A. Murat Eren, Patrick Wincker, Rachel A. Foster, Tom O. Delmont, Juan José Pierella Karlusich, Jessika Fuessel, Iva Veseli, Chris Bowler, Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), The University of Chicago Medicine [Chicago], Stockholm University, ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-10-INBS-0009,France-Génomique,Organisation et montée en puissance d'une Infrastructure Nationale de Génomique(2010), ANR-10-LABX-0054,MEMOLIFE,Memory in living systems: an integrated approach(2010), ANR-11-IDEX-0001,Amidex,INITIATIVE D'EXCELLENCE AIX MARSEILLE UNIVERSITE(2011), ANR-16-CE01-0008,PHYTOMET,Étude métallomique du phytoplancton: effet de l'acidification des océans sur la séquestration du fer(2016), European Project: 835067,DIATOMIC, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de biologie de l'ENS Paris (UMR 8197/1024) (IBENS), delmont, tom, Biotech - Bioressources - Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques - - OCEANOMICS2011 - ANR-11-BTBR-0008 - BTBR - VALID, Organisation et montée en puissance d'une Infrastructure Nationale de Génomique - - France-Génomique2010 - ANR-10-INBS-0009 - INBS - VALID, Memory in living systems: an integrated approach - - MEMOLIFE2010 - ANR-10-LABX-0054 - LABX - VALID, INITIATIVE D'EXCELLENCE AIX MARSEILLE UNIVERSITE - - Amidex2011 - ANR-11-IDEX-0001 - IDEX - VALID, Étude métallomique du phytoplancton: effet de l'acidification des océans sur la séquestration du fer - - PHYTOMET2016 - ANR-16-CE01-0008 - AAPG2016 - VALID, and Untangling eco-evolutionary impacts on diatom genomes over timescales relevant to current climate change - DIATOMIC - 835067 - INCOMING
Subjects: [SDE] Environmental Sciences, Nitrogen balance, Nitrogen, Oceans and Seas, Population, Biodiversity, Heterotroph, Cyanobacteria, Microbiology, Article, 03 medical and health sciences, Microbial ecology, Nitrogen Fixation, Seawater, 14. Life underwater, education, Phylogeny, Ecology, Evolution, Behavior and Systematics, Primary productivity, 030304 developmental biology, 0303 health sciences, education.field_of_study, biology, 030306 microbiology, Ecology, Correction, Pelagic zone, Plankton, biology.organism_classification, Trichodesmium, Metagenomics, [SDE]Environmental Sciences, Nitrogen fixation, Metagenome, Diazotroph
Abstract: Biological nitrogen fixation is a major factor contributing to microbial primary productivity in the open ocean. The current view depicts a few cyanobacterial diazotrophs as the most relevant marine nitrogen fixers, whereas heterotrophic diazotrophs are more diverse and considered to have lower impacts on the nitrogen balance. Here, we used 891 Tara Oceans metagenomes to create a manually curated, non-redundant genomic database corresponding to free-living, as well as filamentous, colony-forming, particle-attached and symbiotic bacterial and archaeal populations occurring in the surface of five oceans and two seas. Notably, the database provided the genomic content of eight cyanobacterial diazotrophs including Trichodesmium populations and a newly discovered population similar to Richelia, as well as 40 heterotrophic bacterial diazotrophs organized into three main functional groups that considerably expand the known diversity of abundant marine nitrogen fixers compared to previous genomic surveys. Critically, these 48 populations may account for more than 90% of cells containing known nifH genes and occurring in the sunlit ocean, suggesting that the genomic characterization of the most abundant marine diazotrophs may be nearing completion. The newly identified heterotrophic bacterial diazotrophs are widespread, express their nifH genes in situ, and co-occur under nitrate-depleted conditions in large size fractions where they might form aggregates providing the low-oxygen microenvironments required for nitrogen fixation. Most significantly, we found heterotrophic bacterial diazotrophs to be more abundant than cyanobacterial diazotrophs in most metagenomes from the open oceans and seas. This large-scale environmental genomic survey emphasizes the considerable potential of heterotrophs in the marine nitrogen balance.
Published: 2021

12. Bioluminescence and Photoreception in Unicellular Organisms: Light-Signalling in a Bio-Communication Perspective

Author: Fabrice Not, Martha Valiadi, Magali Lescot, Youri Timsit, Institut méditerranéen d'océanologie (MIO), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institute of Molecular Biology and Biotechnology (IMBB-FORTH), Foundation for Research and Technology - Hellas (FORTH), Adaptation et diversité en milieu marin (AD2M), Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), Tara Oceans-GOSEE (FR2022), Global Oceans Systems Ecology & Evolution - Tara Oceans (GOSEE), Université de Perpignan Via Domitia (UPVD)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Aix Marseille Université (AMU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Université de Toulon (UTLN)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Nord])-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay)-European Molecular Biology Laboratory (EMBL)-École Centrale de Nantes (Nantes Univ - ECN), Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Université australe du Chili, Adaptation et diversité en milieu marin (ADMM), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), and Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Light, [SDV]Life Sciences [q-bio], Review, dinoflagellate, Phototaxis, Biology (General), signalling, Luciferases, Spectroscopy, 0303 health sciences, biology, communication, photoreceptors, General Medicine, luciferase, Plankton, bioluminescence, symbiosis, Computer Science Applications, Chemistry, Dinoflagellida, Light emission, Light Signal Transduction, QH301-705.5, [SDV.BC]Life Sciences [q-bio]/Cellular Biology, Catalysis, Inorganic Chemistry, 03 medical and health sciences, Bioluminescence, Animals, Photoreceptor Cells, Autotroph, Physical and Theoretical Chemistry, Molecular Biology, QD1-999, 030304 developmental biology, Bacteria, 030306 microbiology, Organic Chemistry, Dinoflagellate, biology.organism_classification, Associative learning, Luminescent Proteins, lux operon, Evolutionary biology, Predatory Behavior, Luminescent Measurements, [SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology, rhizosphere, Function (biology)
Abstract: International audience; Bioluminescence, the emission of light catalysed by luciferases, has evolved in many taxa from bacteria to vertebrates and is predominant in the marine environment. It is now well established that in animals possessing a nervous system capable of integrating light stimuli, bioluminescence triggers various behavioural responses and plays a role in intra- or interspecific visual communication. The function of light emission in unicellular organisms is less clear and it is currently thought that it has evolved in an ecological framework, to be perceived by visual animals. For example, while it is thought that bioluminescence allows bacteria to be ingested by zooplankton or fish, providing them with favourable conditions for growth and dispersal, the luminous flashes emitted by dinoflagellates may have evolved as an anti-predation system against copepods. In this short review, we re-examine this paradigm in light of recent findings in microorganism photoreception, signal integration and complex behaviours. Numerous studies show that on the one hand, bacteria and protists, whether autotrophs or heterotrophs, possess a variety of photoreceptors capable of perceiving and integrating light stimuli of different wavelengths. Single-cell light-perception produces responses ranging from phototaxis to more complex behaviours. On the other hand, there is growing evidence that unicellular prokaryotes and eukaryotes can perform complex tasks ranging from habituation and decision-making to associative learning, despite lacking a nervous system. Here, we focus our analysis on two taxa, bacteria and dinoflagellates, whose bioluminescence is well studied. We propose the hypothesis that similar to visual animals, the interplay between light-emission and reception could play multiple roles in intra- and interspecific communication and participate in complex behaviour in the unicellular world.
Published: 2021

13. An Oil Hyper-Accumulator Mutant Highlights Peroxisomal ATP Import as a Regulatory Step for Fatty Acid Metabolism in Aurantiochytrium limacinum

Author: Gregory Si Larbi, Eric Maréchal, Morgane Michaud, Juliette Jouhet, Martin Schuler, Younès Dellero, Riccardo Aiese Cigliano, Alberto Amato, Denis Falconet, Etienne Deragon, Fabrice Rébeillé, LIPID, Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA), Sequentia Biotech SL, Institut de Génétique, Environnement et Protection des Plantes (IGEPP), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-AGROCAMPUS OUEST, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Trans’Alg Bpifrance PSPC partnership, ANR-10-LABX-0049,GRAL,Grenoble Alliance for Integrated Structural Cell Biology(2010), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-17-EURE-0003,CBH-EUR-GS,CBH-EUR-GS(2017), Université de Rennes (UR)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-INSTITUT AGRO Agrocampus Ouest, and Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)
Subjects: 0106 biological sciences, thraustochytrids, QH301-705.5, Adenylate kinase, 01 natural sciences, 03 medical and health sciences, chemistry.chemical_compound, lipid metabolism, [SDV.BBM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology, Biology (General), Gene, triacylglycerol (TAG), 030304 developmental biology, chemistry.chemical_classification, 0303 health sciences, Fatty acid metabolism, Catabolism, Chemistry, General Medicine, Peroxisome, peroxisomal adenylate transporter, Yeast, Complementation, Biochemistry, [SDE]Environmental Sciences, β-oxidation, ω3-docosahexaenoic acid (DHA), 010606 plant biology & botany, Polyunsaturated fatty acid
Abstract: International audience; Thraustochytrids are marine protists that naturally accumulate triacylglycerol with long chains of polyunsaturated fatty acids, such as ω3-docosahexaenoic acid (DHA). They represent a sustainable response to the increasing demand for these "essential" fatty acids (FAs). Following an attempt to transform a strain of Aurantiochytrium limacinum, we serendipitously isolated a clone that did not incorporate any recombinant DNA but contained two to three times more DHA than the original strain. Metabolic analyses indicated a deficit in FA catabolism. However, whole transcriptome analysis did not show down-regulation of genes involved in FA catabolism. Genome sequencing revealed extensive DNA deletion in one allele encoding a putative peroxisomal adenylate transporter. Phylogenetic analyses and yeast complementation experiments confirmed the gene as a peroxisomal adenylate nucleotide transporter (AlANT1), homologous to yeast ScANT1 and plant peroxisomal adenylate nucleotide carrier AtPNC genes. In yeast and plants, a deletion of the peroxisomal adenylate transporter inhibits FA breakdown and induces FA accumulation, a phenotype similar to that described here. In response to this metabolic event, several compensatory mechanisms were observed. In particular, genes involved in FA biosynthesis were upregulated, also contributing to the high FA accumulation. These results support AlANT1 as a promising target for enhancing DHA production in Thraustochytrids.
Published: 2021

14. Grand Challenges in Microalgae Domestication

Author: Eric Maréchal, LIPID, Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA), Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Institut Carnot 3BCAR, ANR-20-CE02-0020,ALPALGA,Microalgues des Alpes(2020), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-15-IDEX-0002,UGA,IDEX UGA(2015), and ANR-17-EURE-0003,CBH-EUR-GS,CBH-EUR-GS(2017)
Subjects: 0106 biological sciences, [SDV.BIO]Life Sciences [q-bio]/Biotechnology, pigments, algae based bioproducts, Plant Science, Biology, 01 natural sciences, SB1-1110, lipids, 03 medical and health sciences, domestication, [SDV.BBM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology, Domestication, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, 030304 developmental biology, Grand Challenges, 0303 health sciences, Agroforestry, green chemistry, microalgae, Plant culture, [SDV.MP]Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology, Biofuel, biofuel, Specialty Grand Challenge, 010606 plant biology & botany
Abstract: International audience
Published: 2021

15. Environmental vulnerability of the global ocean epipelagic plankton community interactome

Author: Samuel Chaffron, Pierre E. Galand, Connie Lovejoy, Alison E. Murray, Hugo Sarmento, Tara Oceans Coordinators, Silvia G. Acinas, Marcel Babin, Daniele Iudicone, Olivier Jaillon, Eric Karsenti, Erwan Delage, Patrick Wincker, Lee Karp-Boss, Matthew B. Sullivan, Chris Bowler, Colomban de Vargas, Damien Eveillard, Marko Budinich, Damien Vintache, Nicolas Henry, Charlotte Nef, Mathieu Ardyna, Ahmed A. Zayed, Pedro C. Junger, Takuvik Joint International Laboratory ULAVAL-CNRS, Université Laval [Québec] (ULaval)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (LS2N), Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Laboratoire d'Ecogéochimie des environnements benthiques (LECOB), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire océanologique de Banyuls (OOB), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'océanographie de Villefranche (LOV), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de la Mer de Villefranche (IMEV), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Nantes (ECN)-Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Nantes (UN), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Earth System Science [Stanford] (ESS), Stanford EARTH, Stanford University-Stanford University, Department of Microbiology [Columbus], Ohio State University [Columbus] (OSU), Federal University of São Carlos (UFSCar), Institut de Biologie Intégrative et des Systèmes [Québec] (IBIS), Division of Earth and Ecosystem Sciences (DEES), Desert Research Institute (DRI), Department of Marine Biology and Oceanography, Institute of Marine Sciences / Institut de Ciències del Mar [Barcelona] (ICM), Consejo Superior de Investigaciones Científicas [Madrid] (CSIC)-Consejo Superior de Investigaciones Científicas [Madrid] (CSIC), Stazione Zoologica Anton Dohrn (SZN), Génomique métabolique (UMR 8030), Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE), University of Maine, Adaptation et diversité en milieu marin (AD2M), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-10-INBS-0009,France-Génomique,Organisation et montée en puissance d'une Infrastructure Nationale de Génomique(2010), ANR-10-LABX-0054,MEMOLIFE,Memory in living systems: an integrated approach(2010), ANR-11-IDEX-0001,Amidex,INITIATIVE D'EXCELLENCE AIX MARSEILLE UNIVERSITE(2011), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de biologie de l'ENS Paris (UMR 8197/1024) (IBENS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE), Agencia Estatal de Investigación (España), Centre National de la Recherche Scientifique (France), European Molecular Biology Laboratory, Helmut Horten Foundation, Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (España), European Research Council, European Commission, Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo, Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (Brasil), Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada, European Project: 862923,AtlantECO, and European Project: 835067,DIATOMIC
Subjects: Multidisciplinary, Environmental change, Ecology, fungi, Biome, Community structure, Climate change, Environmental science, Pelagic zone, sense organs, Plankton, Food web, Environmental niche modelling
Abstract: Marine plankton form complex communities of interacting organisms at the base of the food web, which sustain oceanic biogeochemical cycles and help regulate climate. Although global surveys are starting to reveal ecological drivers underlying planktonic community structure and predicted climate change responses, it is unclear how community-scale species interactions will be affected by climate change. Here, we leveraged Tara Oceans sampling to infer a global ocean cross-domain plankton co-occurrence network—the community interactome—and used niche modeling to assess its vulnerabilities to environmental change. Globally, this revealed a plankton interactome self-organized latitudinally into marine biomes (Trades, Westerlies, Polar) and more connected poleward. Integrated niche modeling revealed biome-specific community interactome responses to environmental change and forecasted the most affected lineages for each community. These results provide baseline approaches to assess community structure and organismal interactions under climate scenarios while identifying plausible plankton bioindicators for ocean monitoring of climate change, This article is contribution number 120 of Tara Oceans.-- 15 pages, 4 figures, supplementary materials https://www.science.org/doi/suppl/10.1126/sciadv.abg1921/suppl_file/sciadv.abg1921_SM.pdf.-- Data and materials availability: Data described here are available at the EBI under the project identifiers PRJEB402 and PRJEB7988 and at PANGAEA (96). All data (raw abundance matrices and interactome graphML files) needed to evaluate the conclusions of the paper are available in the Supplementary Materials. A web server for exploring and searching the global ocean interactome is available at https://saas.ls2n.fr/Tara-Oceans-interactome/, We further thank the commitment of the following sponsors: CNRS (in particular Groupement de Recherche GDR3280 and the Research Federation for the study of Global Ocean Systems Ecology and Evolution, FR2022/Tara Oceans-GOSEE), European Molecular Biology Laboratory (EMBL), Genoscope/CEA, the French Ministry of Research, the French Government “Investissements d’Avenir” programmes OCEANOMICS (ANR-11-BTBR-0008), FRANCE GENOMIQUE (ANR-10-INBS-09-08), MEMO LIFE (ANR-10-LABX-54), PSL* Research University (ANR-11-IDEX-0001-02), ETH and the Helmut Horten Foundation, MEXT/JSPS/KAKENHI (projects 16H06429, 16K21723, 16H06437, and 18H02279), the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness (project MAGGY-CTM2017-87736-R), ERC Advanced Award Diatomic (grant agreement 835067 to CB), the CNRS MITI through the interdisciplinary program Modélisation du Vivant (GOBITMAP grant to SC), and the H2020 European Commission project AtlantECO (award number 862923). […]. E.D. is supported by the RFI ATLANSTIC2020 grant (PROBIOSTIC grant to DE). M.Bu. received financial support from the French Facility for Global Environment (FFEM) as part of the “Ocean Plankton, Climate and Development” project. P.C.J. was supported by Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo, FAPESP (PhD grant 2017/26786-1). H.S. is supported by a Brazilian Research Council (CNPq) productivity grant (process 309514/2017-7) and FAPESP (grant 2014/14139-3). […] Additional funding from the Natural Sciences and Engineering Council (NSERC) Canada Discovery program is gratefully acknowledged., With the institutional support of the ‘Severo Ochoa Centre of Excellence’ accreditation (CEX2019-000928-S)
Published: 2021

16. Betulin, a Newly Characterized Compound in Acacia Auriculiformis Bark, is a Multi-target Protein Kinase Inhibitor

Author: Lukman Mustapha, Jacobus P. Petzer, A. A. Ahmadu, Axelle Autret, Mélanie Simoes Eugénio, Blandine Baratte, A Haruna, Morgane Rousselot, Stéphane Bach, Lesetja J. Legoabe, Jeannette Chloë Bulinski, Marie-Thérèse Dimanche-Boitrel, Bilqis A. Lawal, Claire Delehouzé, Aniefiok Udobre, Camilla Triscornia, Thomas Robert, University of Calabar (UNICAL), Kaduna State University, Laboratoire de Biologie Intégrative des Modèles Marins (LBI2M), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), University of Ilorin, University of Uyo, Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Columbia University [New York], Institut de recherche en santé, environnement et travail (Irset), Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-École des Hautes Études en Santé Publique [EHESP] (EHESP)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université d'Angers (UA), Biosit : biologie, santé, innovation technologique (SFR UMS CNRS 3480 - INSERM 018), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ), North-West University [South Aftrica] (NWU), Nigeria Institution Based Research grant, Tertiary Education Trust Fund (TETFund), French National Agency for Research and Technology (ANRT), Cifre PhD fellowship French National Research Agency (ANR) [2019/0686], Fondation d'Entreprise Grand Ouest, French ANR/Investissements d'Avenir program via the OCEANOMICs project French National Research Agency (ANR) [ANR-11-BTBR-0008], ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), Université d'Angers (UA)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École des Hautes Études en Santé Publique [EHESP] (EHESP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ), SeaBeLife Biotech, Plate-forme de criblage d'inhibiteurs de protéines kinases=Kinase Inhibitor Specialized Screening facility (KISSf), Fédération de recherche de Roscoff (FR2424), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université d'Angers (UA)-Université de Rennes (UR)-École des Hautes Études en Santé Publique [EHESP] (EHESP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ), and Université de Rennes (UR)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )
Subjects: Models, Molecular, Casein Kinase 1 epsilon, Protein Conformation, [SDV]Life Sciences [q-bio], Fusion Proteins, bcr-abl, Pharmaceutical Science, Organic chemistry, Apoptosis, Analytical Chemistry, Glycogen Synthase Kinase 3, chemistry.chemical_compound, 0302 clinical medicine, QD241-441, GSK-3, hemic and lymphatic diseases, Drug Discovery, NIMA-Related Kinases, Proto-Oncogene Proteins c-abl, Mitogen-Activated Protein Kinase 1, 0303 health sciences, Mitogen-Activated Protein Kinase 3, ABL, Gene Expression Regulation, Leukemic, Chemistry, Kinase, Acacia, Protein kinase inhibitor, 3. Good health, Biochemistry, Chemistry (miscellaneous), 030220 oncology & carcinogenesis, Plant Bark, Molecular Medicine, Casein kinase 1, Protein Binding, Signal Transduction, medicine.drug_class, Article, 03 medical and health sciences, medicine, Humans, Physical and Theoretical Chemistry, Protein kinase A, 030304 developmental biology, Cell Proliferation, polypharmacology, Binding Sites, Betulin, Plant Extracts, allergology, Janus Kinase 3, triterpenoids, Antineoplastic Agents, Phytogenic, Vascular Endothelial Growth Factor Receptor-2, Triterpenes, protein kinase inhibitors, Imatinib mesylate, Acacia stem bark, K562 Cells
Abstract: The purpose of this work is to investigate the protein kinase inhibitory activity of constituents from ethyl acetate soluble fraction of Acacia auriculiformis stem bark. Column chromatography, gel filtration and NMR spectroscopy were used to purified and characterized betulin from the extract. Betulin which is a known inducer of apoptosis was screened against a panel of 16 disease-related protein kinases. Betulin was shown to inhibit Abelson murine leukemia viral oncogene homolog 1 (ABL1) kinase, casein kinase 1epsilon (CK1epsilon), glycogen synthase kinase 3alpha/β (GSK-3alpha/β), Janus kinase 3 (JAK3), NIMA Related Kinase 6 (NEK6) and vascular endothelial growth factor receptor 2 kinase (VEGFR2) and with activity in µM range. The effect of betulin on the cell viability of doxorubicin-resistant K562R chronic myelogenous leukemia cells was then verified to underline its putative use as anti-cancer compound. Betulin was shown to modulate the mitogen-activated protein (MAP) kinase pathway similarly to imatinib mesylate, a well-known inhibitor of ABL1 kinase. The interaction of betulin and ABL1 was studied by molecular docking showing an interaction of the inhibitor with the ATP binding pocket. Altogether, these data demonstrate that betulin is a multi-target inhibitor of protein kinases, an activity that can contribute to the anticancer properties of the natural compound and notably for treatment of leukemia.
Published: 2021

17. Proposal of a new thraustochytrid genus Hondaea gen. nov. and comparison of its lipid dynamics with the closely related pseudo-cryptic genus Aurantiochytrium

Author: Juliette Jouhet, Fabrice Rébeillé, Mathilde Cussac, Christian Morabito, Eric Maréchal, Younès Dellero, Riccardo Aiese Cigliano, Alberto Amato, Khawla Seddiki, Walter Sanseverino, Josselin Lupette, Olivier Cagnac, Suzanne Rose, Marcel Kuntz, Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Fermentalg, Sequentia Biotech SL, Trans'Alg Bpifrance project, Fermentalg-CEA partnership, ANR-11-BTBR-0008/11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR–10–LABEX–04 ,GRAL,Labex, Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-10-LABX-0004,CeMEB,Mediterranean Center for Environment and Biodiversity(2010), Physiologie cellulaire et végétale [2016-2019] (LPCV [2016-2019]), Fermentalg SA, UMR 1417 PCV Laboratoire de Physiologie Cellulaire Végétale. Centre de recherche Auvergne-Rhône-Alpes, Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Oceanomics ANR program 11-BTBR-0008, French National Research Agency ANR-10-LABEX-04 ANR-11-BTBR-0008, and PhD Flagship program of CEA high commissioner
Subjects: 0106 biological sciences, 0301 basic medicine, Canthaxanthin, [SDV.BIO]Life Sciences [q-bio]/Biotechnology, [SDV]Life Sciences [q-bio], omega 3 fatty acid, Biology, 01 natural sciences, DNA sequencing, 03 medical and health sciences, Genus, 010608 biotechnology, Botany, [SDV.BV]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology, [SDV.BBM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology, 14. Life underwater, Mangrove, Clade, Gene, Carotenoid, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Phylogeny, Sterol, chemistry.chemical_classification, Phylogenetic tree, Protist, Fatty acid, 15. Life on land, Mayotte Island, Lipids, Chemotaxonomy, Thraustochytrid, Biotechnological Potential, 030104 developmental biology, Pigment, chemistry, Omega 3, Auriantiochytrium, Sterol-thraustochytrid-triacylglycerol, Agronomy and Crop Science
Abstract: International audience; Thraustochytrids are marine protists highly ecologically relevant in mangrove environments. The family Thraustochytriaceae underwent profound taxonomical rearrangements in the last decade, with the description and emendation of several genera. Here, we identified two new thraustochytrid strains (CCAP 4062/1 and CCAP 4062/3) collected from the same mangrove environment in Mayotte Island (Indian Ocean) and representative of two sister clades in the phylogenetic Aurantiochytrium super Glade. Phylogenomic (on 2389 genes) and phylogenetic analyses on 18S rDNA sequences led us to propose the description of a new genus, Hondaea gen. nov. (CCAP 4062/3), closely related and pseudo-cryptic to Aurantiochytrium (CCAP 4062/1). Compared to Aurantiochytrium, Hondaea did not produce amoeboid cells and its zoospores were smaller. Chemotaxonomical traits, such as fatty acid, sterol, and carotenoid profiles measured along the growth curves, validated the new genus description. Genome sequencing and manual annotation of lipid metabolism genes revealed similar pathways in both strains. However, such pathways showed different dynamics during the growth phases. Aurantiochytrium accumulated carotenoids (canthaxanthin) and large amounts of triacylglycerols enriched in omega 3-docosahexaenoic acid in the stationary phase, while squalene and free cholesterol increased during the early exponential phase. In contrast, Hondaea accumulated low amounts of triacylglycerols enriched in odd and saturated fatty acids during the early exponential phase, whereas free-sterol and carotenoid contents were little affected. These results suggest that these genera evolved independently, although phylogenetically and ecologically closely related. This comparative study also showed that the biotechnological potential of thraus-tochytrids cannot be deduced solely from phylogenetic and genomic analyses.
Published: 2018

18. Lipid Droplets in Unicellular Photosynthetic Stramenopiles

Author: Juliette Salvaing, Alberto Amato, Damien Le Moigne, Eric Maréchal, Nolwenn Guéguen, LIPID, Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-10-LABX-0049,GRAL,Grenoble Alliance for Integrated Structural Cell Biology(2010), ANR-17-EURE-0003,CBH-EUR-GS,CBH-EUR-GS(2017), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)
Subjects: 0106 biological sciences, Membrane lipids, Phaeodactylum, Review, Plant Science, 01 natural sciences, SB1-1110, 03 medical and health sciences, Lipid droplet, Endomembrane system, Phaeodactylum tricornutum, Nannochloropsis, [SDV.BBM.BC]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Biochemistry [q-bio.BM], Plastid, heterokont, triacylglycerol (TAG), 030304 developmental biology, 0303 health sciences, biology, Chemistry, Heterokont, food and beverages, Plant culture, [SDV.BV.BOT]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology/Botanics, biology.organism_classification, seipin, Biochemistry, stramenopile, Microchloropsis, Biogenesis, 010606 plant biology & botany, lipid droplet (LD)
Abstract: The Heterokonta or Stramenopile phylum comprises clades of unicellular photosynthetic species, which are promising for a broad range of biotechnological applications, based on their capacity to capture atmospheric CO2 via photosynthesis and produce biomolecules of interest. These molecules include triacylglycerol (TAG) loaded inside specific cytosolic bodies, called the lipid droplets (LDs). Understanding TAG production and LD biogenesis and function in photosynthetic stramenopiles is therefore essential, and is mostly based on the study of a few emerging models, such as the pennate diatom Phaeodactylum tricornutum and eustigmatophytes, such as Nannochloropsis and Microchloropsis species. The biogenesis of cytosolic LD usually occurs at the level of the endoplasmic reticulum. However, stramenopile cells contain a complex plastid deriving from a secondary endosymbiosis, limited by four membranes, the outermost one being connected to the endomembrane system. Recent cell imaging and proteomic studies suggest that at least some cytosolic LDs might be associated to the surface of the complex plastid, via still uncharacterized contact sites. The carbon length and number of double bonds of the acyl groups contained in the TAG molecules depend on their origin. De novo synthesis produces long-chain saturated or monounsaturated fatty acids (SFA, MUFA), whereas subsequent maturation processes lead to very long-chain polyunsaturated FA (VLC-PUFA). TAG composition in SFA, MUFA, and VLC-PUFA reflects therefore the metabolic context that gave rise to the formation of the LD, either via an early partitioning of carbon following FA de novo synthesis and/or a recycling of FA from membrane lipids, e.g., plastid galactolipids or endomembrane phosphor- or betaine lipids. In this review, we address the relationship between cytosolic LDs and the complex membrane compartmentalization within stramenopile cells, the metabolic routes leading to TAG accumulation, and the physiological conditions that trigger LD production, in response to various environmental factors.
Published: 2021

19. Biofuels from oleaginous algae Principles, industry sectors, challenges

Author: Marechal, Eric, LIPID, Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives (programme Fermeture du Cycle du Carbone), Institut Carnot 3BCAR, ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-10-LABX-0004,CeMEB,Labex(2010), ANR-17-EURE-0003,CBH-EUR-GS,CBH-EUR-GS(2017), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA), and ANR-10-LABX-0004,CeMEB,Mediterranean Center for Environment and Biodiversity(2010)
Subjects: [SDV.EE]Life Sciences [q-bio]/Ecology, environment, [SDV.BIO]Life Sciences [q-bio]/Biotechnology
Abstract: International audience; (~500-800 signes) : Résumé du texte-Résumé du texte Certains organismes photosynthétiques sont capables de capturer le CO2 atmosphérique et de produire une biomasse riche en huile. Cette huile est considérée de ce fait comme une ressource renouvelable, qui pourrait devenir une alternative aux hydrocarbures fossiles. Cet article fournit une définition détaillée de ce qu'on entend par microalgue, huile, biocarburant, et donne un état de l'art des technologies de culture, de récolte, d'extraction d'huile et de conversion en biodiesel, du laboratoire à l'échelle pilote, soulignant les verrous biotechnologiques et technologiques à lever dans l'avenir.
Published: 2021

20. Eukaryotic virus composition can predict the efficiency of carbon export in the global ocean

Author: Hiroshi Mamitsuka, Curtis A. Suttle, Samuel Chaffron, Olivier Jaillon, Lionel Guidi, Romain Blanc-Mathieu, Hisashi Endo, Morgan Gaia, Hiroyuki Ogata, Patrick Forterre, Matthew B. Sullivan, Canh Hao Nguyen, Colomban de Vargas, Hiroto Kaneko, Tom O. Delmont, Nicolas Henry, Rodrigo Hernández-Velázquez, Kyoto University, Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA), Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (LS2N), Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Global Oceans Systems Ecology & Evolution - Tara Oceans (GOSEE), Université de Perpignan Via Domitia (UPVD)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Aix Marseille Université (AMU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Université de Toulon (UTLN)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Nord])-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay)-European Molecular Biology Laboratory (EMBL)-École Centrale de Nantes (Nantes Univ - ECN), Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Université australe du Chili, Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Adaptation et diversité en milieu marin (ADMM), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département de Microbiologie - Department of Microbiology, Institut Pasteur [Paris] (IP), Ohio State University [Columbus] (OSU), University of British Columbia (UBC), Laboratoire d'océanographie de Villefranche (LOV), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de la Mer de Villefranche (IMEV), We thank the Tara Oceans consortium, the projects Oceanomics and France Genomique (grants ANR-11-BTBR-0008 and ANR-10-INBS-09), and the people and sponsors who supported the Tara Oceans Expedition (http://www.embl.de/tara-oceans/) for making the data accessible. This work was supported by JSPS/KAKENHI (Nos. 26430184, 18H02279, and 19H05667 to H.O. and Nos. 19K15895 and 19H04263 to H.E.), Scientific Research on Innovative Areas from the Ministry of Education, Culture, Science, Sports and Technology (MEXT) of Japan (Nos. 16H06429, 16K21723, and 16H06437 to H.O.), the Collaborative Research Program of the Institute for Chemical Research, Kyoto University (2019-29 to S.C.), the Future Development Funding Program of the Kyoto University Research Coordination Alliance (to R.B.M.), the ICR-KU International Short-term Exchange Program for Young Researchers (to S.C.), and the Research Unit for Development of Global Sustainability (to H.O. and T.O.D.)., ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-10-INBS-0009,France-Génomique,Organisation et montée en puissance d'une Infrastructure Nationale de Génomique(2010), Kyoto University [Kyoto], Tara Oceans-GOSEE (FR2022), Institut Pasteur [Paris], Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Adaptation et diversité en milieu marin (AD2M), Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Tara Oceans consortium, Japan Society for the promotion of Science JSPS/KAKENHI (Nos. 26430184, 18H02279,19H05667, 19K15895 and 19H04263), Scientific Research on Innovative Areas from the Ministry of Education, Culture, Science, Sports and Technology (MEXT) ofJapan (Nos. 16H06429, 16K21723, and 16H06437), The Collaborative Research Program of the Institute for Chemical Research, Kyoto University (2019-29), The Future Development Funding Program of the Kyoto University Research Coordination Alliance, ICR-KU International Short-term Exchange Program for Young Researchers, Research Unit for Development of Global Sustainability, IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay
Subjects: 0301 basic medicine, 0106 biological sciences, viruses, 02 engineering and technology, Biology, Photosynthesis, Oceanography, 01 natural sciences, Deep sea, Article, Virus, Carbon cycle, Carbon Cycle, 03 medical and health sciences, [SDV.EE.ECO]Life Sciences [q-bio]/Ecology, environment/Ecosystems, Virology, [SDV.BBM.GTP]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN], Viral Microbiology, 14. Life underwater, lcsh:Science, Relative species abundance, 030304 developmental biology, 0303 health sciences, Multidisciplinary, Ecology, 010604 marine biology & hydrobiology, Global Carbon Cycle, [SDV.BBM.MN]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Molecular Networks [q-bio.MN], 021001 nanoscience & nanotechnology, [SDV.BIBS]Life Sciences [q-bio]/Quantitative Methods [q-bio.QM], 030104 developmental biology, Community composition, 13. Climate action, Ecosystem dynamics, lcsh:Q, [SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology, 0210 nano-technology, Biogeoscience, hormones, hormone substitutes, and hormone antagonists, [SDV.EE.IEO]Life Sciences [q-bio]/Ecology, environment/Symbiosis
Abstract: Summary The biological carbon pump, in which carbon fixed by photosynthesis is exported to the deep ocean through sinking, is a major process in Earth's carbon cycle. The proportion of primary production that is exported is termed the carbon export efficiency (CEE). Based on in-lab or regional scale observations, viruses were previously suggested to affect the CEE (i.e., viral “shunt” and “shuttle”). In this study, we tested associations between viral community composition and CEE measured at a global scale. A regression model based on relative abundance of viral marker genes explained 67% of the variation in CEE. Viruses with high importance in the model were predicted to infect ecologically important hosts. These results are consistent with the view that the viral shunt and shuttle functions at a large scale and further imply that viruses likely act in this process in a way dependent on their hosts and ecosystem dynamics., Graphical abstract, Highlights • Eukaryotic virus community composition is shown to predict carbon export efficiency • Tens of viruses are highly important in the prediction of the efficiency • These viruses are inferred to infect ecologically important hosts, Oceanography; Biogeoscience; Global Carbon Cycle; Virology; Viral Microbiology; Biogeoscience; Carbon Cycle
Published: 2021

21. Phytoplankton taxonomic and functional diversity patterns across a coastal tidal front

Author: Ramond, Pierre, Siano, Raffaele, Schmitt, Sophie, de Vargas, Colomban, Marié, Louis, Mémery, Laurent, Sourisseau, Marc, Adaptation et diversité en milieu marin (ADMM), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Dynamiques des Écosystèmes Côtiers (DYNECO), Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER), Utrecht University [Utrecht], Royal Netherlands Institute for Sea Research (NIOZ), Laboratoire d'Océanographie Physique et Spatiale (LOPS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des Sciences de l'Environnement Marin (LEMAR) (LEMAR), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Université de Brest (UBO)-Institut Universitaire Européen de la Mer (IUEM), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), Adaptation et diversité en milieu marin (AD2M), Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Dynamiques de l'Environnement Côtier (DYNECO), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Universitaire Européen de la Mer (IUEM), and Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Brest (UBO)
Subjects: Microbial ecology, Ocean sciences, Science, Medicine, Community ecology, [SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology, Molecular ecology, [SDU.STU.OC]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Oceanography, Article
Abstract: International audience; Oceanic physics at fine scale; e.g. eddies, fronts, filaments; are notoriously difficult to sample. However, an increasing number of theoretical approaches hypothesize that these processes affect phytoplankton diversity which have cascading effects on regional ecosystems. In 2015, we targeted the Iroise Sea (France) and evidenced the setting up of the Ushant tidal front from the beginning of spring to late summer. Seawater samples were taken during three sampling cruises and DNA-barcoding allowed us to investigate patterns of eukaryotic phytoplankton diversity across this front. First focusing on patterns of taxonomic richness, we evidenced that the front harbored a hotspot of eukaryotic phytoplankton diversity sustained throughout summer. We then detail the ecological processes leading to the formation of this hotspot by studying shifts in community composition across the Iroise Sea. Physical mixing mingled the communities surrounding the front, allowing the formation of a local ecotone, but it was cycles of disturbances and nutrient inputs over the front that allowed a decrease in competitive exclusion, which maintained a higher diversity of rare phytoplankton taxa. These processes did not select a specific ecological strategy as inferred by a trait approach coupled to our taxonomic approach. Instead the front favored higher richness within widespread strategies, resulting in functional redundancy. We detail how fine-scale ocean physics affect phytoplankton diversity and suppose that this interplay is a major control on regional ecosystems.
Published: 2021

22. Environmental vulnerability of the global ocean epipelagic plankton community interactome

Author: Chaffron, Samuel, Delage, Erwan, Budinich, Marko, Vintache, Damien, Henry, Nicolas, Nef, Charlotte, Ardyna, Mathieu, Zayed, Ahmed A., Junger, Pedro C., Galand, Pierre E., Lovejoy, Connie, Murray, Alison E., Sarmento, Hugo, Acinas, Silvia G., Babin, Marcel, Iudicone, Daniele, Jaillon, Olivier, Karsenti, Eric, Wincker, Patrick, Karp-Boss, Lee, Sullivan, Matthew B., Bowler, Chris, de Vargas, Colomban, Eveillard, Damien, Galand, Pierre, Biotech - Bioressources - Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques - - OCEANOMICS2011 - ANR-11-BTBR-0008 - BTBR - VALID, Organisation et montée en puissance d'une Infrastructure Nationale de Génomique - - France-Génomique2010 - ANR-10-INBS-0009 - INBS - VALID, Memory in living systems: an integrated approach - - MEMOLIFE2010 - ANR-10-LABX-0054 - LABX - VALID, INITIATIVE D'EXCELLENCE AIX MARSEILLE UNIVERSITE - - Amidex2011 - ANR-11-IDEX-0001 - IDEX - VALID, Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (LS2N), Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Earth System Science [Stanford] (ESS), Stanford EARTH, Stanford University-Stanford University, Federal University of São Carlos (UFSCar), Laboratoire d'Ecogéochimie des environnements benthiques (LECOB), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire océanologique de Banyuls (OOB), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Biologie Intégrative et des Systèmes [Québec] (IBIS), Division of Earth and Ecosystem Sciences (DEES), Desert Research Institute (DRI), Laboratoire d'océanographie de Villefranche (LOV), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de la Mer de Villefranche (IMEV), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Stazione Zoologica Anton Dohrn (SZN), Génomique métabolique (UMR 8030), Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-10-INBS-0009,France-Génomique,Organisation et montée en puissance d'une Infrastructure Nationale de Génomique(2010), ANR-10-LABX-0054,MEMOLIFE,Memory in living systems: an integrated approach(2010), ANR-11-IDEX-0001,Amidex,INITIATIVE D'EXCELLENCE AIX MARSEILLE UNIVERSITE(2011), Takuvik Joint International Laboratory ULAVAL-CNRS, Université Laval [Québec] (ULaval)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Université de Nantes (UN), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Microbiology [Columbus], Ohio State University [Columbus] (OSU), Department of Marine Biology and Oceanography, Institute of Marine Sciences / Institut de Ciències del Mar [Barcelona] (ICM), Consejo Superior de Investigaciones Científicas [Madrid] (CSIC)-Consejo Superior de Investigaciones Científicas [Madrid] (CSIC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE), University of Maine, Adaptation et diversité en milieu marin (AD2M), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), European Project: 862923,AtlantECO, European Project: 835067,DIATOMIC, IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de biologie de l'ENS Paris (UMR 8197/1024) (IBENS), Adaptation et diversité en milieu marin (ADMM), and Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR)
Subjects: [SDE] Environmental Sciences, changement climatique, Ecology, Systems Biology, fungi, SciAdv r-articles, réseau écologique, [SDV.BIBS]Life Sciences [q-bio]/Quantitative Methods [q-bio.QM], plancton océanique, [SDE]Environmental Sciences, Bio-informatique, sense organs, [SDV.EE.BIO]Life Sciences [q-bio]/Ecology, environment/Bioclimatology, Research Articles, [SDU.STU.OC]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Oceanography, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Research Article, modélisation
Abstract: A global photic-ocean plankton ecological network predicts distinct vulnerabilities to environmental change across marine biomes., Marine plankton form complex communities of interacting organisms at the base of the food web, which sustain oceanic biogeochemical cycles and help regulate climate. Although global surveys are starting to reveal ecological drivers underlying planktonic community structure and predicted climate change responses, it is unclear how community-scale species interactions will be affected by climate change. Here, we leveraged Tara Oceans sampling to infer a global ocean cross-domain plankton co-occurrence network—the community interactome—and used niche modeling to assess its vulnerabilities to environmental change. Globally, this revealed a plankton interactome self-organized latitudinally into marine biomes (Trades, Westerlies, Polar) and more connected poleward. Integrated niche modeling revealed biome-specific community interactome responses to environmental change and forecasted the most affected lineages for each community. These results provide baseline approaches to assess community structure and organismal interactions under climate scenarios while identifying plausible plankton bioindicators for ocean monitoring of climate change.
Published: 2021

23. Compendium of 530 metagenome-assembled bacterial and archaeal genomes from the polar Arctic Ocean

Author: Royo-Llonch, Marta, Sánchez, Pablo, Ruiz-González, Clara, Salazar, Guillem, Pedrós-Alió, Carlos, Sebastián, Marta, Labadie, Karine, Paoli, Lucas, M. Ibarbalz, Federico, Zinger, Lucie, Churcheward, Benjamin, Babin, Marcel, Bork, Peer, Boss, Emmanuel, Cochrane, Guy, de Vargas, Colomban, Gorsky, Gabriel, Grimsley, Nigel, Guidi, Lionel, Hingamp, Pascal, Iudicone, Daniele, Jaillon, Olivier, Kandels, Stefanie, Not, Fabrice, Ogata, Hiroyuki, Pesant, Stéphane, Poulton, Nicole, Raes, Jeroen, Sardet, Christian, Speich, Sabrina, Setmmann, Lars, Sullivan, Matthew B., Chaffron, Samuel, Eveillard, Damien, Karsenti, Eric, Sunagawa, Shinichi, Wincker, Patrick, Karp-Boss, Lee, Bowler, Chris, Acinas, Silvia G., Agencia Estatal de Investigación (España), Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (España), Centre National de la Recherche Scientifique (France), European Commission, European Molecular Biology Laboratory, Centro de Investigaciones Biológicas (CSIC), Consejo Superior de Investigaciones Científicas [Madrid] (CSIC), Institute of Marine Sciences / Institut de Ciències del Mar [Barcelona] (ICM), Department of Biosystems Science and Engineering [ETH Zürich] (D-BSSE), Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology [Zürich] (ETH Zürich), Centro Nacional de Biotecnología [Madrid] (CNB-CSIC), Universidad de Granada = University of Granada (UGR), Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Institute of Microbiology and Swiss Institute of Bioinformatics, Institut de biologie de l'Ecole Normale Supérieure (IBENS), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas [Buenos Aires] (CONICET), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (LS2N), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Centrale de Nantes (Nantes Univ - ECN), Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes université - UFR des Sciences et des Techniques (Nantes univ - UFR ST), Nantes Université - pôle Sciences et technologie, Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université - pôle Sciences et technologie, Nantes Université (Nantes Univ), Global Oceans Systems Ecology & Evolution - Tara Oceans (GOSEE), Université de Perpignan Via Domitia (UPVD)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Aix Marseille Université (AMU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Université de Toulon (UTLN)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Nord])-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay)-European Molecular Biology Laboratory (EMBL)-École Centrale de Nantes (Nantes Univ - ECN), Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Université australe du Chili, European Molecular Biology Laboratory [Heidelberg] (EMBL), Génomique métabolique (UMR 8030), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), University of Maine, ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-10-INBS-0009,France-Génomique,Organisation et montée en puissance d'une Infrastructure Nationale de Génomique(2010), ANR-10-LABX-0054,MEMOLIFE,Memory in living systems: an integrated approach(2010), ANR-11-IDEX-0001,Amidex,INITIATIVE D'EXCELLENCE AIX MARSEILLE UNIVERSITE(2011), and European Project: 862923,AtlantECO
Subjects: Microbiology (medical), Environmental change, SURFACE, Mesopelagic zone, education, Immunology, DIVERSITY, PROTEIN, ECOLOGY, Applied Microbiology and Biotechnology, Microbiology, [SDV.EE.ECO]Life Sciences [q-bio]/Ecology, environment/Ecosystems, [SDV.BBM.GTP]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN], Genetics, Marine ecosystem, GENE-EXPRESSION, Science & Technology, biology, KINGDOMS, Ecology, [SDV.BBM.MN]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Molecular Networks [q-bio.MN], Cell Biology, biology.organism_classification, [SDV.BIBS]Life Sciences [q-bio]/Quantitative Methods [q-bio.QM], READ ALIGNMENT, Polar circle, Arctic, Habitat, Metagenomics, SEA-ICE, [SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology, COMMUNITIES, Life Sciences & Biomedicine, Archaea, BIOGEOGRAPHY, [SDV.EE.IEO]Life Sciences [q-bio]/Ecology, environment/Symbiosis
Abstract: 14 pages, 6 figures, additional information https://doi.org/10.1038/s41564-021-00979-9.-- Data availability: Accession numbers for the data used and generated in this study can be found in Supplementary Table 12, which includes the Arctic MAGs Catalogue and their functional annotation (European Bioinformatics Institute BioStudies ID: S-BSST451) and the co-assembly of metagenomic samples used to generate the metagenomic bins (European Nucleotide Archive PRJEB41575). Accession numbers for the metagenomic and metatranscriptomic samples used in the fragment recruitment analyses can be found in Supplementary Table 13. Publicly available datasets used in this study include the following: CheckM v.1.0.11 (https://github.com/Ecogenomics/CheckM/releases/tag/v1.1.0), GTDB release 89 (https://data.gtdb.ecogenomic.org/releases/release89/), SILVA 132 (https://www.arb-silva.de/documentation/release-132/), KEGG release 89.1 (https://www.genome.jp/kegg/docs/relnote.html) and Pfam database release 31.0 (http://ftp.ebi.ac.uk/pub/databases/Pfam/releases/Pfam31.0/). Source data are provided with this paper, The role of the Arctic Ocean ecosystem in climate regulation may depend on the responses of marine microorganisms to environmental change. We applied genome-resolved metagenomics to 41 Arctic seawater samples, collected at various depths in different seasons during the Tara Oceans Polar Circle expedition, to evaluate the ecology, metabolic potential and activity of resident bacteria and archaea. We assembled 530 metagenome-assembled genomes (MAGs) to form the Arctic MAGs catalogue comprising 526 species. A total of 441 MAGs belonged to species that have not previously been reported and 299 genomes showed an exclusively polar distribution. Most Arctic MAGs have large genomes and the potential for fast generation times, both of which may enable adaptation to a copiotrophic lifestyle in nutrient-rich waters. We identified 38 habitat generalists and 111 specialists in the Arctic Ocean. We also found a general prevalence of 14 mixotrophs, while chemolithoautotrophs were mostly present in the mesopelagic layer during spring and autumn. We revealed 62 MAGs classified as key Arctic species, found only in the Arctic Ocean, showing the highest gene expression values and predicted to have habitat-specific traits. The Artic MAGs catalogue will inform our understanding of polar microorganisms that drive global biogeochemical cycles, This work acknowledges the ‘Severo Ochoa Centre of Excellence’ accreditation (CEX2019-000928-S). We thank the commitment of the following sponsors and research funding agencies: the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness (project MAGGY, grant no. CTM2017-87736-R and Polar EcoGen PID2020-116489RB-I00), Horizon 2020-Research and Innovation Framework Programme (Atlantic ECOsystems assessment, forecasting & sustainability, grant no. H2020-BG-2019-2), Centre National de la Recherche Scientifique (in particular Groupement de Recherche GDR3280 and the Research Federation for the study of Global Ocean Systems Ecology and Evolution, FR2022/Tara Oceans-GOSEE), European Molecular Biology Laboratory, Genoscope/Commissariat à l’Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives, the French Ministry of Research and the French Government’s ‘Investissements d’Avenir’ programmes OCEANOMICS (project no. ANR-11-BTBR-0008), FRANCE GENOMIQUE (project no. ANR-10-INBS-09-08), MEMO LIFE (project no. ANR-10-LABX-54), Paris Sciences et Lettres University (project no. ANR-11-IDEX-0001-02), Eidgenössische Technische Hochschule Zürich and Helmut Horten Foundation, the Swiss National Foundation (project no. 205321_184955), MEXT/JSPS/KAKENHI (project nos. 16H06429, 16K21723, 16H06437 and 18H02279)
Published: 2021
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24. Characterization of the Bubblegum acyl-CoA synthetase of Microchloropsis gaditana

Author: Fabrice Rébeillé, Mariette Bedhomme, Juliette Jouhet, Laurent Poulet, Sébastien Leterme, Serge Crouzy, Séverine Collin, Renaud Dumas, Frédéric Laueffer, Eric Maréchal, Alberto Amato, Laurent Fourage, Morgane Michaud, Elodie Billey, Leonardo Magneschi, Amélie Andres-Robin, Giovanni Finazzi, LIPID, Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA), Total Raffinage-Chimie, Light Photosynthesis & Metabolism (Photosynthesis), Régulateurs du développement de la fleur (Flo_RE ), Chimie computationnelle, modélisation et rayons X (COMX), Laboratoire de Chimie et Biologie des Métaux (LCBM - UMR 5249), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA), CEA-Total partnership, Conseil Regional Auvergne-Rhône-Alpes, the European Commission, and Institut Carnot 3BCAR (LIPANG platform), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-10-LABX-0049,GRAL,Grenoble Alliance for Integrated Structural Cell Biology(2010), and ANR-17-EURE-0003,CBH-EUR-GS,CBH-EUR-GS(2017)
Subjects: 0106 biological sciences, eicosapentaenoic acid, Regular Issue, very-long-chain polyunsaturated fatty acid, Physiology, lipidosin, Plant Science, Cyanobacteria, 01 natural sciences, 03 medical and health sciences, chemistry.chemical_compound, Biosynthesis, Phosphatidylcholine, Coenzyme A Ligases, Genetics, Bubblegum Acyl-CoA synthase, Nannochloropsis, Photosynthesis, Plastid, 030304 developmental biology, 0303 health sciences, omega pathway, biology, [SDV.BBM.BS]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Structural Biology [q-bio.BM], Point mutation, Fatty Acids, [SDV.BV.BOT]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology/Botanics, biology.organism_classification, Chloroplast, Cytosol, Metabolic pathway, chemistry, Biochemistry, lipids (amino acids, peptides, and proteins), Microchloropsis, Metabolic Networks and Pathways, 010606 plant biology & botany
Abstract: The metabolic pathways of glycerolipids are well described in cells containing chloroplasts limited by a two-membrane envelope but not in cells containing plastids limited by four membranes, including heterokonts. Fatty acids (FAs) produced in the plastid, palmitic and palmitoleic acids (16:0 and 16:1), are used in the cytosol for the synthesis of glycerolipids via various routes, requiring multiple acyl-Coenzyme A (CoA) synthetases (ACS). Here, we characterized an ACS of the Bubblegum subfamily in the photosynthetic eukaryote Microchloropsis gaditana, an oleaginous heterokont used for the production of lipids for multiple applications. Genome engineering with TALE-N allowed the generation of MgACSBG point mutations, but no knockout was obtained. Point mutations triggered an overall decrease of 16:1 in lipids, a specific increase of unsaturated 18-carbon acyls in phosphatidylcholine and decrease of 20-carbon acyls in the betaine lipid diacylglyceryl–trimethyl–homoserine. The profile of acyl-CoAs highlighted a decrease in 16:1-CoA and 18:3-CoA. Structural modeling supported that mutations affect accessibility of FA to the MgACSBG reaction site. Expression in yeast defective in acyl-CoA biosynthesis further confirmed that point mutations affect ACSBG activity. Altogether, this study supports a critical role of heterokont MgACSBG in the production of 16:1-CoA and 18:3-CoA. In M. gaditana mutants, the excess saturated and monounsaturated FAs were diverted to triacylglycerol, thus suggesting strategies to improve the oil content in this microalga.
Published: 2021

25. Altitudinal Zonation of Green Algae Biodiversity in the French Alps

Author: Adeline Stewart, Delphine Rioux, Fréderic Boyer, Ludovic Gielly, François Pompanon, Amélie Saillard, Wilfried Thuiller, Jean-Gabriel Valay, Eric Maréchal, Eric Coissac, LIPID, Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Station alpine Joseph Fourier - UMS 3370 (SAJF), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA), Laboratoire d'Ecologie Alpine (LECA ), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA), CNRS (Mission pour l’Interdisciplinarité), ANR-20-CE02-0020,ALPALGA,Microalgues des Alpes(2020), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-15-IDEX-0002,UGA,IDEX UGA(2015), ANR-10-LABX-0049,GRAL,Grenoble Alliance for Integrated Structural Cell Biology(2010), ANR-17-EURE-0003,CBH-EUR-GS,CBH-EUR-GS(2017), ANR-16-CE02-0009,GlobNets,Biogéographie globale des réseaux écologiques des forêts du monde(2016), ANR-11-INBS-0001,ANAEE-FR,ANAEE-Services(2011), ANR-10-LABX-0056,OSUG@2020,Innovative strategies for observing and modelling natural systems(2010), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)
Subjects: 0106 biological sciences, snow algae, Species distribution, Biodiversity, Plant Science, Chlorophyta, 010603 evolutionary biology, 01 natural sciences, SB1-1110, soil, 03 medical and health sciences, Algae, 14. Life underwater, Planophila, Original Research, 030304 developmental biology, biodiversity, high elevation, 0303 health sciences, biology, Ecology, Trebouxiophyceae, Plant culture, 15. Life on land, Altitudinal zonation, [SDV.BV.BOT]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology/Botanics, biology.organism_classification, mountain environment, Sanguina, 13. Climate action, metabarcoding, Green algae, [SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology
Abstract: Mountain environments are marked by an altitudinal zonation of habitat types. They are home to a multitude of terrestrial green algae, who have to cope with abiotic conditions specific to high elevation, e.g., high UV irradiance, alternating desiccation, rain and snow precipitations, extreme diurnal variations in temperature and chronic scarceness of nutrients. Even though photosynthetic green algae are primary producers colonizing open areas and potential markers of climate change, their overall biodiversity in the Alps has been poorly studied so far, in particular in soil, where algae have been shown to be key components of microbial communities. Here, we investigated whether the spatial distribution of green algae followed the altitudinal zonation of the Alps, based on the assumption that algae settle in their preferred habitats under the pressure of parameters correlated with elevation. We did so by focusing on selected representative elevational gradients at distant locations in the French Alps, where soil samples were collected at different depths. Soil was considered as either a potential natural habitat or temporary reservoir of algae. We showed that algal DNA represented a relatively low proportion of the overall eukaryotic diversity as measured by a universal Eukaryote marker. We designed two novel green algae metabarcoding markers to amplify the Chlorophyta phylum and its Chlorophyceae class, respectively. Using our newly developed markers, we showed that elevation was a strong correlate of species and genus level distribution. Altitudinal zonation was thus determined for about fifty species, with proposed accessions in reference databases. In particular, Planophila laetevirens and Bracteococcus ruber related species as well as the snow alga Sanguina genus were only found in soil starting at 2,000 m above sea level. Analysis of environmental and bioclimatic factors highlighted the importance of pH and nitrogen/carbon ratios in the vertical distribution in soil. Capacity to grow heterotrophically may determine the Trebouxiophyceae over Chlorophyceae ratio. The intensity of freezing events (freezing degree days), proved also determinant in Chlorophyceae distribution. Guidelines are discussed for future, more robust and precise analyses of environmental algal DNA in mountain ecosystems and address green algae species distribution and dynamics in response to environmental changes.
Published: 2021

26. The Puzzling Conservation and Diversification of Lipid Droplets from Bacteria to Eukaryotes

Author: Josselin Lupette, Eric Maréchal, LIPID, Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Flagship program from 1110 the CEA High Commissioner, Kloc M., ANR-10-LABX-0004,CeMEB,Labex(2010), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-15-IDEX-0002,UGA,T-Norms(2015), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA), ANR-10-LABX-0004,CeMEB,Mediterranean Center for Environment and Biodiversity(2010), and ANR-15-IDEX-0002,UGA,IDEX UGA(2015)
Subjects: 0303 health sciences, Symbiogenesis, Endosymbiosis, Chemistry, Evolution, Endoplasmic reticulum, Catabolism, Golgi apparatus, Lipid droplets, Cell biology, 03 medical and health sciences, symbols.namesake, Lipid droplet, Organelle, Architecture, symbols, Endomembrane system, [SDV.BBM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology, Lipid bilayer, Biogenesis, 030304 developmental biology
Abstract: Membrane compartments are amongst the most fascinating markers of cell evolution from prokaryotes to eukaryotes, some being conserved and the others having emerged via a series of primary and secondary endosymbiosis events. Membrane compartments comprise the system limiting cells (one or two membranes in bacteria, a unique plasma membrane in eukaryotes) and a variety of internal vesicular, subspherical, tubular, or reticulated organelles. In eukaryotes, the internal membranes comprise on the one hand the general endomembrane system, a dynamic network including organelles like the endoplasmic reticulum, the Golgi apparatus, the nuclear envelope, etc. and also the plasma membrane, which are linked via direct lateral connectivity (e.g. between the endoplasmic reticulum and the nuclear outer envelope membrane) or indirectly via vesicular trafficking. On the other hand, semi-autonomous organelles, i.e. mitochondria and chloroplasts, are disconnected from the endomembrane system and request vertical transmission following cell division. Membranes are organized as lipid bilayers in which proteins are embedded. The budding of some of these membranes, leading to the formation of the so-called lipid droplets (LDs) loaded with hydrophobic molecules, most notably triacylglycerol, is conserved in all clades. The evolution of eukaryotes is marked by the acquisition of mitochondria and simple plastids from Gram-positive bacteria by primary endosymbiosis events and the emergence of extremely complex plastids, collectively called secondary plastids, bounded by three to four membranes, following multiple and independent secondary endosymbiosis events. There is currently no consensus view of the evolution of LDs in the Tree of Life. Some features are conserved; others show a striking level of diversification. Here, we summarize the current knowledge on the architecture, dynamics, and multitude of functions of the lipid droplets in prokaryotes and in eukaryotes deriving from primary and secondary endosymbiosis events.
Published: 2020

27. Biogeography of marine giant viruses reveals their interplay with eukaryotes and ecological functions

Author: Shinichi Sunagawa, Nicolas Henry, Patrick Wincker, Hisashi Endo, Hiroyuki Ogata, Romain Blanc-Mathieu, Colomban de Vargas, Karine Labadie, Chris Bowler, Lee Karp-Boss, Yanze Li, Guillem Salazar, Matthew B. Sullivan, Institute for Chemical Research, Kyoto University, Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA), Institute of Microbiology and Swiss Institute of Bioinformatics, Adaptation et diversité en milieu marin (ADMM), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Department of Microbiology, The Ohio state university, Department of Civil, The Ohio State University, Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Global Oceans Systems Ecology & Evolution - Tara Oceans (GOSEE), Université de Perpignan Via Domitia (UPVD)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Aix Marseille Université (AMU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Université de Toulon (UTLN)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Nord])-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay)-European Molecular Biology Laboratory (EMBL)-École Centrale de Nantes (Nantes Univ - ECN), Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Université australe du Chili, University of Maine - School of Marine Sciences, JSPS/KAKENHI (nos. 26430184, 18H02279, 19H0566719K15895 and 19H04263), Scientific Research on Innovative Areas from the Ministry of Education, Culture, Science, Sports and Technology (MEXT) of Japan (numbers 16H06429, 16K21723 and 16H06437, Kyoto University Research Coordination Alliance, Collaborative Research Program of the Institute for Chemical Research, Kyoto University (numbers 2019–30 and 2020–27), Tara Oceans consortium, ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-10-INBS-0009,France-Génomique,Organisation et montée en puissance d'une Infrastructure Nationale de Génomique(2010), Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Adaptation et diversité en milieu marin (AD2M), Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Tara Oceans-GOSEE (FR2022), and Institut de biologie de l'ENS Paris (UMR 8197/1024) (IBENS)
Subjects: Mesopelagic zone, Oceans and Seas, Ecology (disciplines), Biogeography, Biome, Biology, Nucleocytoplasmic large DNA viruses, Phytoplankton biomass, Microbial ecology, 03 medical and health sciences, Humans, Giant Virus, 14. Life underwater, Phylogeny, Ecology, Evolution, Behavior and Systematics, 030304 developmental biology, [SDV.EE]Life Sciences [q-bio]/Ecology, environment, 0303 health sciences, Ecology, 030306 microbiology, fungi, DNA Viruses, Eukaryota, Biodiversity, Biogeochemistry, biology.organism_classification, Metagenomics, Giant Viruses, Molecular ecology
Abstract: Nucleocytoplasmic large DNA viruses (NCLDVs) are ubiquitous in marine environments and infect diverse eukaryotes. However, little is known about their biogeography and ecology in the ocean. By leveraging the Tara Oceans pole-to-pole metagenomic data set, we investigated the distribution of NCLDVs across size fractions, depths and biomes, as well as their associations with eukaryotic communities. Our analyses reveal a heterogeneous distribution of NCLDVs across oceans, and a higher proportion of unique NCLDVs in the polar biomes. The community structures of NCLDV families correlate with specific eukaryotic lineages, including many photosynthetic groups. NCLDV communities are generally distinct between surface and mesopelagic zones, but at some locations they exhibit a high similarity between the two depths. This vertical similarity correlates to surface phytoplankton biomass but not to physical mixing processes, which suggests a potential role of vertical transport in structuring mesopelagic NCLDV communities. These results underscore the importance of the interactions between NCLDVs and eukaryotes in biogeochemical processes in the ocean., 海洋巨大ウイルスの地理的分布を全球規模で解明 --海域による特異性が明らかに--. 京都大学プレスリリース. 2020-09-08.
Published: 2020

28. Illumina and PacBio DNA sequencing data, de novo assembly and annotation of the genome of Aurantiochytrium limacinum strain CCAP_4062/1

Author: Riccardo Aiese Cigliano, Alberto Amato, Christian Morabito, Eric Maréchal, Fabrice Rébeillé, LIPID, Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Sequentia Biotech SL, Trans’Alg Bpifrance PSPC partnership, ANR-10-LABX-0049,GRAL,Labex GRAL(2010), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-17-EURE-0003,CBH-EUR-GS,CBH-EUR-GS(2017), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA), and ANR-10-LABX-0049,GRAL,Grenoble Alliance for Integrated Structural Cell Biology(2010)
Subjects: [SDV]Life Sciences [q-bio], Sequence assembly, Genomics, Computational biology, Biology, lcsh:Computer applications to medicine. Medical informatics, Genome, DNA sequencing, 03 medical and health sciences, Annotation, 0302 clinical medicine, Next generation sequencing, lcsh:Science (General), ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, 030304 developmental biology, 0303 health sciences, Multidisciplinary, Strain (biology), Genome project, Thraustochytrid, lcsh:R858-859.7, Structural annotation, Third generation sequencing, 030217 neurology & neurosurgery, Reference genome, Biotechnology, lcsh:Q1-390
Abstract: The complete genome of the thraustochytrid Aurantiochytrium limacinum strain CCAP_4062/1 was sequenced using both Illumina Novaseq 6000 and third generation sequencing technology PacBio RSII in order to obtain trustworthy assembly and annotation. The reads from both platforms were combined at multiple levels in order to obtain a reliable assembly, then compared to the A. limacinum ATCCⓇ MYA1381™ reference genome. The final assembly was annotated with the help of strain CCAP_4062/1 RNAseq data. A. limacinum strain CCAP_4062/1 is an industrial strain used for the production of very long chain polyunsaturated fatty acids, like the docosahexaenoic acid that is an essential fatty acid synthesised only at very low pace in humans and vertebrates . Thraustochytrids in general and Aurantiochytrium more specifically, are used for carotenoid and squalene production as well. Beside their biotechnological interest, thraustochytrids play a crucial role in both inshore and oceanic basins ecosystems. Genome sequences will foster biotechnological as well as ecological studies.
Published: 2020

29. Investigating population‐scale allelic differential expression in wild populations of Oithona similis (Cyclopoida, Claus, 1866)

Author: Laso‐jadart, Romuald, Sugier, Kevin, Petit, Emmanuelle, Labadie, Karine, Peterlongo, Pierre, Ambroise, Christophe, Wincker, Patrick, Jamet, Jean-Louis, Madoui, Mohammed‐amin, Génomique métabolique (UMR 8030), Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Global Oceans Systems Ecology & Evolution - Tara Oceans (GOSEE), Université de Perpignan Via Domitia (UPVD)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Aix Marseille Université (AMU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Université de Toulon (UTLN)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Nord])-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay)-European Molecular Biology Laboratory (EMBL)-École Centrale de Nantes (Nantes Univ - ECN), Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Université australe du Chili, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Laboratoire de Mathématiques et Modélisation d'Evry (LaMME), Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-ENSIIE-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Institut méditerranéen d'océanologie (MIO), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) European Molecular Biology Laboratory Genoscope/Commissariat a l'Energie AtomiqueVeolia Environment Foundation Region Bretagne World CourierIllumina Cap L'Orient Electricite de France (EDF) Foundation EDF Diversiterre Fondation pour la Recherche sur la Biodiversite Prince Albert II de Monaco Foundation Etienne Bourgois Tara schooner, ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-10-INBS-0009,France-Génomique,Organisation et montée en puissance d'une Infrastructure Nationale de Génomique(2010), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE), Tara Oceans-GOSEE (FR2022), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), and Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Subjects: metagenomics, metatranscriptomics, copepod, lcsh:QH540-549.5, allelic expression, selection, lcsh:Ecology, [SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology, [SDU.ENVI]Sciences of the Universe [physics]/Continental interfaces, environment, Arctic seas, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: Acclimation allowed by variation in gene or allele expression in natural populations is increasingly understood as a decisive mechanism, as much as adaptation, for species evolution. However, for small eukaryotic organisms, as species from zooplankton, classical methods face numerous challenges. Here, we propose the concept of allelic differential expression at the population‐scale (psADE) to investigate the variation in allele expression in natural populations. We developed a novel approach to detect psADE based on metagenomic and metatranscriptomic data from environmental samples. This approach was applied on the widespread marine copepod, Oithona similis, by combining samples collected during the Tara Oceans expedition (2009–2013) and de novo transcriptome assemblies. Among a total of 25,768 single nucleotide variants (SNVs) of O. similis, 572 (2.2%) were affected by psADE in at least one population (FDR
Published: 2020

30. Relationship between acyl-lipid and sterol metabolisms in diatoms

Author: Josselin Lupette, Eric Maréchal, LIPID, Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), ANR-10-LABX-0004,CeMEB,Mediterranean Center for Environment and Biodiversity(2010), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-15-IDEX-0002,UGA,IDEX UGA(2015), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), ANR–10–LABEX–04 ,GRAL,Labex, ANR-11-BTBR-0008/11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-15-IDEX-02,GlycoAlps, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)
Subjects: 0301 basic medicine, Phaeodactylum, Palmitic Acid, Mevalonic Acid, Endoplasmic Reticulum, Biochemistry, Triacylglycerol, 03 medical and health sciences, chemistry.chemical_compound, Biosynthesis, Acetyl Coenzyme A, Multienzyme Complexes, Endomembrane system, [SDV.BBM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology, Plastids, Phaeodactylum tricornutum, Plastid, Triglycerides, Sterol, chemistry.chemical_classification, Diatoms, 030102 biochemistry & molecular biology, biology, Endosymbiosis, Chemistry, Algal Proteins, fungi, Lipid metabolism, General Medicine, Acyl-lipid, biology.organism_classification, Carbon, Sterols, 030104 developmental biology, Phytoplankton, Fatty Acids, Unsaturated, Mevalonate pathway, Polyunsaturated fatty acid
Abstract: International audience; Diatoms are a phylum of unicellular photosynthetic eukaryotes living in oceans and fresh waters, characterized by the complexity of their plastid, resulting from a secondary endosymbiosis event. In the model diatom Phaeodactylum tricornutum, fatty acids (FAs) are synthesized from acetyl-CoA in the stroma of the plastid, producing palmitic acid. FAs are elongated and desaturated to form very-long chain polyunsaturated fatty acids (VLC-PUFAs) in domains of the endomembrane system that need to be identified. Synthesis of VLC-PUFAs is coupled with their import to the core of the plastid via the so-called "omega" pathway. The biosynthesis of sterols in diatoms is likely to be localized in the endoplasmic reticulum as well as using precursors deriving from the mevalonate pathway, using acetyl-CoA as initial substrate. These metabolic modules can be characterized functionally by genetic analyzes or chemical treatments with appropriate inhibitors. Some 'metabolic modules' are characterized by a very low level of metabolic intermediates. Since some chemical treatments or genetic perturbation of lipid metabolism induce the accumulation of these intermediates, channeling processes are possibly involved, suggesting that protein-protein interactions might occur between enzymes within large size complexes or metabolons. At the junction of these modules, metabolic intermediates might therefore play dramatic roles in directing carbon fluxes from one direction to another. Here, acetyl-CoA seems determinant in the balance between TAGs and sterols. Future lines of research and potential utilization for biotechnological applications are discussed.
Published: 2020

31. An Assessment of Environmental Metabarcoding Protocols Aiming at Favoring Contemporary Biodiversity in Inventories of Deep-Sea Communities

Author: Cathy Liautard-Haag, Miriam I. Brandt, Daniela Zeppilli, Julie Poulain, Colomban de Vargas, Patrick Wincker, Lois Maignien, Nicolas Henry, Blandine Trouche, Sophie Arnaud-Haond, MARine Biodiversity Exploitation and Conservation (UMR MARBEC), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD), Laboratoire de microbiologie des environnements extrêmophiles (LM2E), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Brest (UBO)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER), Adaptation et diversité en milieu marin (AD2M), Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Tara Oceans-GOSEE (FR2022), Institut de Biologie François JACOB (JACOB), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer - Brest (IFREMER Centre de Bretagne), Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Adaptation et diversité en milieu marin (ADMM), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Global Oceans Systems Ecology & Evolution - Tara Oceans (GOSEE), Université de Perpignan Via Domitia (UPVD)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Aix Marseille Université (AMU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Université de Toulon (UTLN)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Nord])-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay)-European Molecular Biology Laboratory (EMBL)-École Centrale de Nantes (Nantes Univ - ECN), Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Université australe du Chili, ANR-10-INBS-0009,France-Génomique,Organisation et montée en puissance d'une Infrastructure Nationale de Génomique(2010), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), and European Project: 678760,H2020,H2020-BG-2015-2,ATLAS(2016)
Subjects: 0106 biological sciences, deep-sea biodiversity, Biodiversity, Ocean Engineering, Aquatic Science, Biology, Oceanography, 010603 evolutionary biology, 01 natural sciences, method testing, 03 medical and health sciences, chemistry.chemical_compound, Environmental DNA, 14. Life underwater, [SDU.STU.OC]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Oceanography, Water Science and Technology, 030304 developmental biology, Global and Planetary Change, 0303 health sciences, [SDE.IE]Environmental Sciences/Environmental Engineering, benthic ecology, RNA, 15. Life on land, Ribosomal RNA, Environmental metabarcoding, environmental metabarcoding, Ancient DNA, chemistry, 13. Climate action, Evolutionary biology, biomonitoring, Spatial ecology, RNA versus DNA, Alpha diversity, [SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology, DNA, extracellular DNA
Abstract: The abyssal seafloor covers more than 50% of planet Earth and is a large reservoir of still mostly undescribed biodiversity. It is increasingly under target of resource-extraction industries although being drastically understudied. In such remote and hard-to-access ecosystems, environmental DNA (eDNA) metabarcoding is a useful and efficient tool for studying biodiversity and implementing environmental impact assessments. Yet, eDNA analysis outcomes may be biased towards describing past rather than present communities as sediments contain both contemporary and ancient DNA.Using commercially available kits, we investigated the impacts of five molecular processing methods on DNA metabarcoding biodiversity inventories targeting prokaryotes (16S-V4V5), unicellular eukaryotes (18S-V4), and metazoans (18S-V1, COI). As the size distribution of ancient DNA is skewed towards small fragments, we evaluated the effect of removing short DNA fragments via size-selection and ethanol reconcentration using DNA extracted from 10 g of sediment at five deep-sea sites. We also compare communities revealed by DNA and RNA co-extracted from 2 g of sediment at the same sites.Results show that removing short DNA fragments does not affect alpha and beta diversity estimates in any of the biological compartments investigated. Results also confirm doubts regarding the possibility to better describe live communities using environmental RNA (eRNA). With ribosomal loci, RNA, while resolving similar spatial patterns than co-extracted DNA, resulted in significantly higher richness estimates, supporting hypotheses of increased persistence of ribosomal RNA (rRNA) in the environment and unmeasured bias due to over-abundance of rRNA and RNA release. With the mitochondrial locus, RNA detected lower metazoan richness and resolved less spatial patterns than co-extracted DNA, reflecting high messenger RNA lability. Results also highlight the importance of using large amounts of sediment (≥10 g) for accurately surveying eukaryotic diversity.We conclude that DNA should be favoured over RNA for logistically realistic, repeatable, and reliable surveys, and confirm that large sediment samples (≥10 g) deliver more complete and accurate assessments of benthic eukaryotic biodiversity and that increasing the number of biological rather than technical replicates is important to infer robust ecological patterns.
Published: 2020

32. Unveiling membrane thermoregulation strategies in marine picocyanobacteria

Author: Justine Pittera, Ulysse Guyet, Hugo Doré, Laurence Garczarek, Solène Breton, Eric Maréchal, Ngoc An Nguyen, David Demory, Valérie Gros, Christophe Six, Juliette Jouhet, Morgane Ratin, Frédéric Partensky, ECOlogy of MArine Plankton (ECOMAP), Adaptation et diversité en milieu marin (ADMM), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), LIPID, Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA), School of Biology-Georgia institute of technology, EC2CO-Microbien (METALIC), EMBRC France (INFRA-2010-2.2.5), ANR-17-CE02-0014,CINNAMON,Analyse multi-échelle de l'adaptation à la carence en Fer chez un organisme clé du phytoplancton marin, dans un contexte de changement global(2017), ANR-10-LABX-0004,CeMEB,Mediterranean Center for Environment and Biodiversity(2010), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-15-IDEX-0002,UGA,IDEX UGA(2015), Partensky, Frédéric, Analyse multi-échelle de l'adaptation à la carence en Fer chez un organisme clé du phytoplancton marin, dans un contexte de changement global - - CINNAMON2017 - ANR-17-CE02-0014 - AAPG2017 - VALID, Mediterranean Center for Environment and Biodiversity - - CeMEB2010 - ANR-10-LABX-0004 - LABX - VALID, Biotech - Bioressources - Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques - - OCEANOMICS2011 - ANR-11-BTBR-0008 - BTBR - VALID, IDEX UGA - - UGA2015 - ANR-15-IDEX-0002 - IDEX - VALID, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), ANR-17-CE02-0014,CINNAMON,Analyse multi-échelle de l’adaptation à la carence en Fer chez un organisme clé du phytoplancton marin, dans un contexte de changement global(2017), ANR–10–LABEX–04 ,GRAL,Labex, ANR-11-BTBR-0008/11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-15-IDEX-02,GlycoAlps, Adaptation et diversité en milieu marin (AD2M), Station biologique de Roscoff (SBR), and Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: 0106 biological sciences, 0301 basic medicine, Cyanobacteria, Physiology, Oceans and Seas, Niche, Tara Oceans, Plant Science, Photosynthesis, Lipidome, Temperature adaptation, 01 natural sciences, 03 medical and health sciences, Membrane fluidity, Thermophysiology, Seawater, [SDV.BBM.BC]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Biochemistry [q-bio.BM], [SDV.BBM.BC] Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Biochemistry [q-bio.BM], Phylogeny, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Lipid desaturases, Ecological niche, Synechococcus, Ecotype, biology, Ecology, fungi, Membrane, biology.organism_classification, [SDV.MP.BAC]Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology/Bacteriology, [SDV.BBM.BC]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Biomolecules [q-bio.BM], 030104 developmental biology, 13. Climate action, Ocean ecosystems, Metagenomics, [SDV.MP.BAC] Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology/Bacteriology, 010606 plant biology & botany, Body Temperature Regulation
Abstract: International audience; The wide latitudinal distribution of marine Synechococcus cyanobacteria partly relies on the differentiation of lineages adapted to distinct thermal environments. Membranes are highly thermosensitive cell components, and the ability to modulate their fluidity can be critical for the fitness of an ecotype in a particular thermal niche. We compared the thermophysiology of Synechococcus strains representative of major temperature ecotypes in the field. We measured growth, photosynthetic capacities and membrane lipidome variations. We carried out a metagenomic analysis of stations of the Tara Oceans expedition to describe the latitudinal distribution of the lipid desaturase genes in the oceans. All strains maintained efficient photosynthetic capacities over their different temperature growth ranges. Subpolar and cold temperate strains showed enhanced capacities for lipid monodesaturation at low temperature thanks to an additional, poorly regiospecific Delta 9-desaturase. By contrast, tropical and warm temperate strains displayed moderate monodesaturation capacities but high proportions of double unsaturations in response to cold, thanks to regiospecific Delta 12-desaturases. The desaturase genes displayed specific distributions directly related to latitudinal variations in ocean surface temperature. This study highlights the critical importance of membrane fluidity modulation by desaturases in the adaptive strategies of Synechococcus cyanobacteria during the colonization of novel thermal niches.
Published: 2020

33. Phylogeny and Sequence Space: A Combined Approach to Analyze the Evolutionary Trajectories of Homologous Proteins. The Case Study of Aminodeoxychorismate Synthase

Author: Eric Maréchal, Delphine Grando, Olivier Bastien, Fabrice Rébeillé, Benoît Colange, Olivier De Clerck, Vera Gorelova, Dominique Van Der Straeten, Sylvain Lespinats, Institut National de L'Energie Solaire (INES), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Universiteit Gent = Ghent University [Belgium] (UGENT), Department of Biology, Laboratory of Functional Plant Biology, LIPID, Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA), ANR-10-LABX-0004,CeMEB,Mediterranean Center for Environment and Biodiversity(2010), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-15-IDEX-0002,UGA,IDEX UGA(2015), ANR-17-EURE-0003,CBH-EUR-GS,CBH-EUR-GS(2017), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Ghent University [Belgium] (UGENT), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), ANR–10–LABEX–04 ,GRAL,Labex, ANR-11-BTBR-0008/11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-15-IDEX-02,GlycoAlps, ANR-17-EURE-0003,University Grenoble Alpes graduate school, and Universiteit Gent = Ghent University (UGENT)
Subjects: 0301 basic medicine, Aminodeoxychorismate synthase, Computer science, Fitness landscape, Arabidopsis, Computational biology, 050905 science studies, General Biochemistry, Genetics and Molecular Biology, Evolution, Molecular, 03 medical and health sciences, Phylogenetic method, Phylogenetics, ADC synthase, Computer Simulation, [SDV.BBM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology, Sequence space, Phylogeny, Transaminases, General Environmental Science, Sequence, Phylogenetic tree, biology, Applied Mathematics, 05 social sciences, General Medicine, Protein superfamily, Philosophy, 030104 developmental biology, Multi-dimensional scaling, Enzyme, Path (graph theory), biology.protein, Sequence space (evolution), 0509 other social sciences, General Agricultural and Biological Sciences, Algorithms
Abstract: International audience; During the course of evolution, variations of a protein sequence is an ongoing phenomenon however limited by the need to maintain its structural and functional integrity. Deciphering the evolutionary path of a protein is thus of fundamental interest. With the development of new methods to visualize high dimension spaces and the improvement of phylogenetic analysis tools, it is possible to study the evolutionary trajectories of proteins in the sequence space. Using the data-driven high-dimensional scaling method, we show that it is possible to predict and represent potential evolutionary trajectories by representing phylogenetic trees into a 3D projection of the sequence space. With the case of the aminodeoxychorismate synthase, an enzyme involved in folate synthesis, we show that this representation raises interesting questions about the complexity of the evolution of a given biological function, in particular concerning its capacity to explore the sequence space.
Published: 2020

34. Stepwise Biogenesis of Subpopulations of Lipid Droplets in Nitrogen Starved Phaeodactylum tricornutum Cells

Author: Jaussaud, Antoine, Lupette, Josselin, Salvaing, Juliette, Jouhet, Juliette, Bastien, Olivier, Gromova, Marina, Maréchal, Eric, LIPID, Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA), Michigan State University [East Lansing], Michigan State University System, Magnetic Resonance (RM ), Modélisation et Exploration des Matériaux (MEM), Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA), DRF Impulsion program from CEA (RMN-Biocar), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-15-IDEX-0002,UGA,IDEX UGA(2015), ANR-10-LABX-0004,CeMEB,Mediterranean Center for Environment and Biodiversity(2010), ANR-17-EURE-0003,CBH-EUR-GS,CBH-EUR-GS(2017), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Department of Energy-Michigan State University Plant Research Laboratory, Michigan State University System-Michigan State University System, Magnetic Resonance (RM), Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), ANR-11-BTBR-0008/11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-15-IDEX-02,UGA,IDEX UGA(2016), ANR–10–LABEX–04 ,GRAL,Labex, and ANR-17-EURE-0003,University Grenoble Alpes graduate school
Subjects: lipids, Phaeodactylum, lipid droplet, [SDV.BBM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology, Plant Science, [SDV.BC.BC]Life Sciences [q-bio]/Cellular Biology/Subcellular Processes [q-bio.SC], [SDV.BV.BOT]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology/Botanics, Triacylglycerol, Original Research, diatoms
Abstract: International audience; Diatoms are unicellular heterokonts, living in oceans and freshwaters, exposed to frequent environmental variations. They have a sophisticated membrane compartmentalization and are bounded by a siliceous cell-wall. Formation of lipid droplets (LDs), filled with triacylglycerol (TAG), is a common response to stress. The proteome of mature-LDs from Phaeodactylum tricornutum highlighted the lack of proteins involved in early-LD formation, TAG biosynthesis or LD-to-LD connections. These features suggest that cytosolic LDs might reach a size limit. We analyzed the dynamics of LD formation in P. tricornutum (Pt1 8.6; CCAP 1055/1) during 7 days of nitrogen starvation, by monitoring TAG by mass spectrometry-based lipidomics, and LD radius using epifluorescence microscopy and pulse field gradient nuclear magnetic resonance. We confirmed that mature LDs reach a maximal size. Based on pulse field gradient nuclear magnetic resonance, we did not detect any LD-LD fusion. Three LD subpopulations were produced, each with a different maximal size, larger-sized LDs (radius 0.675 ± 0.125 µm) being generated first. Mathematical modeling showed how smaller LDs are produced once larger LDs have reached their maximum radius. In a mutant line having larger cells, the maximal size of the first LD subpopulation was higher (0.941 ± 0.169 µm), while the principle of stepwise formation of distinct LD populations was maintained. Results suggest that LD size is determined by available cytosolic space and sensing of an optimal size reached in the previous LD subpopulation. Future perspectives include the unraveling of LD-size control mechanisms upon nitrogen shortage. This study also provides novel prospects for the optimization of oleaginous microalgae for biotechnological applications.
Published: 2020

35. A global ocean atlas of eukaryotic genes

Author: Carradec, Quentin, Pelletier, Eric, da Silva, Corinne, Alberti, Adriana, Seeleuthner, Yoann, Blanc-Mathieu, Romain, Lima-Mendez, Gipsi, Rocha, Fabio, Tirichine, Leila, Labadie, Karine, Kirilovsky, Amos, Bertrand, Alexis, Engelen, Stefan, Madoui, Mohammed-Amin, Méheust, Raphaël, Poulain, Julie, Romac, Sarah, Richter, Daniel, Yoshikawa, Genki, Dimier, Céline, Kandels-Lewis, Stefanie, Picheral, Marc, Searson, Sarah, Jaillon, Olivier, Aury, Jean-Marc, Karsenti, Eric, Sullivan, Matthew, Sunagawa, Shinichi, Bork, Peer, Not, Fabrice, Hingamp, Pascal, Raes, Jeroen, Guidi, Lionel, Ogata, Hiroyuki, de Vargas, Colomban, Iudicone, Daniele, Bowler, Chris, Wincker, Patrick, Weissenbach, Jean, Institut de Biologie François JACOB (JACOB), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Institut de Génomique d'Evry (IG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Institute for Chemical Research, Kyoto University, Catholic University of Leuven - Katholieke Universiteit Leuven (KU Leuven), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Adaptation et diversité en milieu marin (AD2M), Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Hasso Plattner Institute [Potsdam, Germany], European Molecular Biology Laboratory [Heidelberg] (EMBL), Laboratoire d'océanographie de Villefranche (LOV), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de la Mer de Villefranche (IMEV), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), University of Hawai'i [Honolulu] (UH), Ohio State University [Columbus] (OSU), European Molecular Biology Laboratory [Grenoble] (EMBL), Diversité et Interactions au sein du Plancton Océanique (DIPO), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Institut méditerranéen d'océanologie (MIO), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Kyoto University [Kyoto], Evolution des Protistes et Ecosystèmes Pélagiques (EPEP), Stazione Zoologica Anton Dohrn (SZN), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-10-IDEX-0001,PSL,Paris Sciences et Lettres(2010), ANR-10-INBS-0009,France-Génomique,Organisation et montée en puissance d'une Infrastructure Nationale de Génomique(2010), ANR-10-BLAN-1709,PHYTBACK,Rétroactions écologie-climat dues à l'évolution de la taille et de la forme du phytoplancton(2010), ANR-09-BLAN-0348,POSEIDON(2009), ANR-09-GENM-0031,PROMETHEUS,Approches génomiques pour l?analyse de la biodiversité fonctionnelle des protistes océaniques de l?expédition Tara-Oceans.(2009), European Project: 287589,EC:FP7:KBBE,FP7-OCEAN-2011,MICRO B3(2012), European Project: 294823,EC:FP7:ERC,ERC-2011-ADG_20110310,DIATOMITE(2012), Université Paris-Saclay-Institut de Biologie François JACOB (JACOB), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Adaptation et diversité en milieu marin (ADMM), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Kyoto University, Institut de biologie de l'ENS Paris (UMR 8197/1024) (IBENS), Savelli, Bruno, Biotech - Bioressources - Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques - - OCEANOMICS2011 - ANR-11-BTBR-0008 - BTBR - VALID, Initiative d'excellence - Paris Sciences et Lettres - - PSL2010 - ANR-10-IDEX-0001 - IDEX - VALID, Organisation et montée en puissance d'une Infrastructure Nationale de Génomique - - France-Génomique2010 - ANR-10-INBS-0009 - INBS - VALID, BLANC - Rétroactions écologie-climat dues à l'évolution de la taille et de la forme du phytoplancton - - PHYTBACK2010 - ANR-10-BLAN-1709 - BLANC - VALID, Blanc - - POSEIDON2009 - ANR-09-BLAN-0348 - Blanc - VALID, Génomique et biotechnologies végétales - Approches génomiques pour l?analyse de la biodiversité fonctionnelle des protistes océaniques de l?expédition Tara-Oceans. - - PROMETHEUS2009 - ANR-09-GENM-0031 - GENOM-BTV - VALID, Marine Microbial Biodiversity, Bioinformatics and Biotechnology - MICRO B3 - - EC:FP7:KBBE2012-01-01 - 2015-12-31 - 287589 - VALID, and Genome-enabled dissection of marine diatom ecophysiology - DIATOMITE - - EC:FP7:ERC2012-06-01 - 2017-05-31 - 294823 - VALID
Subjects: [SDV] Life Sciences [q-bio], [SDE.BE] Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology, Science, [SDV]Life Sciences [q-bio], fungi, lcsh:Q, [SDV.BID]Life Sciences [q-bio]/Biodiversity, [SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology, lcsh:Science, [SDV.BID] Life Sciences [q-bio]/Biodiversity
Abstract: International audience; While our knowledge about the roles of microbes and viruses in the ocean has increased tremendously due to recent advances in genomics and metagenomics, research on marine microbial eukaryotes and zooplankton has benefited much less from these new technologies because of their larger genomes, their enormous diversity, and largely unexplored physiologies. Here, we use a metatranscriptomics approach to capture expressed genes in open ocean Tara Oceans stations across four organismal size fractions. The individual sequence reads cluster into 116 million unigenes representing the largest reference collection of eukaryotic transcripts from any single biome. The catalog is used to unveil functions expressed by eukaryotic marine plankton, and to assess their functional biogeography. Almost half of the sequences have no similarity with known proteins, and a great number belong to new gene families with a restricted distribution in the ocean. Overall, the resource provides the foundations for exploring the roles of marine eukaryotes in ocean ecology and biogeochemistry.
Published: 2018

36. The lipid metabolism in thraustochytrids

Author: Fabrice Rébeillé, Eric Maréchal, Martin Schuler, Christian Morabito, Younès Dellero, Caroline Bournaud, Riccardo Aiese Cigliano, Alberto Amato, Cécile Maës, LIPID, Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Sequentia Biotech SL, Institut de Génétique, Environnement et Protection des Plantes (IGEPP), AGROCAMPUS OUEST-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Trans'Alg Bpifrance PSPC Partnership, ANR–10–LABEX–04 ,GRAL,Labex, ANR-11-BTBR-0008/11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-17-EURE-0003,University Grenoble Alpes graduate school, Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Rennes (UR)-AGROCAMPUS OUEST, ANR-10-LABX-0004,CeMEB,Mediterranean Center for Environment and Biodiversity(2010), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-17-EURE-0003,CBH-EUR-GS,CBH-EUR-GS(2017), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-AGROCAMPUS OUEST, and Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)
Subjects: 0106 biological sciences, 0301 basic medicine, Ecophysiology, Squalene, [SDV.BIO]Life Sciences [q-bio]/Biotechnology, PUFA synthase, Heterotroph, Biology, 01 natural sciences, Biochemistry, [SDV.MP.PRO]Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology/Protistology, 03 medical and health sciences, Botany, Animals, 14. Life underwater, [SDV.BBM.BC]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Biochemistry [q-bio.BM], Triacylglycerol (TAG), Carotenoid, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, chemistry.chemical_classification, Nitrogen deficiency, Thraustochytrids, Fatty acid, Lipid metabolism, Cell Biology, Metabolism, Lipids, Carotenoids, Food web, [SDV.BBM.BC]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Biomolecules [q-bio.BM], Fatty acid synthase, 030104 developmental biology, chemistry, biology.protein, ω3-docosahexaenoic acid (DHA), Stramenopiles, 010606 plant biology & botany
Abstract: International audience; Thraustochytrids are unicellular heterotrophic marine protists of the Stramenopile group, often considered as non-photosynthetic microalgae. They have been isolated from a wide range of habitats including deep sea, but are mostly present in waters rich in sediments and organic materials. They are abundant in mangrove forests where they are major colonizers, feeding on decaying leaves and initiating the mangrove food web. Discovered 80 years ago, they have recently attracted considerable attention due to their biotechnological potential. This interest arises from their fast growth, their specific lipid metabolism and the improvement of the genetic tools and transformation techniques. These organisms are particularly rich in omega 3-docosahexaenoic acid (DHA), an 'essential' fatty acid poorly encountered in land plants and animals but required for human health. To produce their DHA, thraustochytrids use a sophisticated system different from the classical fatty acid synthase system. They are also a potential source of squalene and carotenoids. Here we review our current knowledge about the life cycle, ecophysiology, and metabolism of these organisms, with a particular focus on lipid dynamics. We describe the different pathways involved in lipid and fatty acid syntheses, emphasizing their specificity, and we report on the recent efforts aimed to engineer their lipid metabolism.
Published: 2019

37. Biosynthesis of Long Chain Alkyl Diols and Long Chain Alkenols in Nannochloropsis spp. (Eustigmatophyceae)

Author: Balzano, Sergio, Villanueva, Laura, de Bar, Marijke, Sahonero Canavesi, Diana X., Yildiz, Caglar, Engelmann, Julia C., Marechal, Eric, Lupette, Josselin, Sinninghe Damsté, Jaap S., Schouten, Stefan, Organic geochemistry & molecular biogeology, Organic geochemistry, Royal Netherlands Institute for Sea Research (NIOZ), Faculty of Geosciences, Utrecht University, Faculty of Geosciences, LIPID, Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), European Project: 339206,EC:FP7:ERC,ERC-2013-ADG,DIOLS(2014), Utrecht University [Utrecht], Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), European Research Council (ERC) 339206Netherlands Earth System Science Centre (NESSC), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-17-EURE-0003,CBH-EUR-GS,CBH-EUR-GS(2017), Organic geochemistry & molecular biogeology, Organic geochemistry, Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Subjects: 0106 biological sciences, Lipid biosynthesis, Physiology, polyketide synthase, Plant Science, 01 natural sciences, Substrate Specificity, Hydroxylation, Fatty Acids, Monounsaturated, chemistry.chemical_compound, Diols, Microalgae, Nannochloropsis, Enoyl-CoA Hydratase, chemistry.chemical_classification, 0303 health sciences, biology, Hydroxylated fatty acids, General Medicine, [SDV.BV.BOT]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology/Botanics, alkenols, Alkenols, [SDV.BBM.BC]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Biomolecules [q-bio.BM], Enzymes, Biochemistry, hydroxylated fatty acids, Metabolic pathway, Fatty Acid Elongases, diols, Alkenes, 03 medical and health sciences, Polyketide, Biosynthesis, Acetyltransferases, Polyketide synthase, [SDV.BBM.GTP]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN], [SDV.BBM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology, [SDV.BBM.BC]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Biochemistry [q-bio.BM], 030304 developmental biology, Regular Papers, Fatty acid, Cell Biology, transcriptomic, bioproduct, biology.organism_classification, chemistry, Alcohols, biology.protein, gene expression, Bioproduct, Polyketide Synthases, 010606 plant biology & botany
Abstract: We investigated potential biosynthetic pathways of long chain alkenols (LCAs), long chain alkyl diols (LCDs), and long chain hydroxy fatty acids (LCHFAs) in Nannochloropsis oceanica and Nannochloropsis gaditana, by combining culturing experiments with genomic and transcriptomic analyses. Incubation of Nannochloropsis spp. in the dark for 1 week led to significant increases in the cellular concentrations of LCAs and LCDs in both species. Consistently, 13C-labelled substrate experiments confirmed that both LCA and LCD were actively produced in the dark from C14–18 fatty acids by either condensation or elongation/hydroxylation, although no enzymatic evidence was found for the former pathway. Nannochloropsis spp. did, however, contain (i) multiple polyketide synthases (PKSs) including one type (PKS-Clade II) that might catalyze incomplete fatty acid elongations leading to the formation of 3-OH-fatty acids, (ii) 3-hydroxyacyl dehydratases (HADs), which can possibly form Δ2/Δ3 monounsaturated fatty acids, and (iii) fatty acid elongases (FAEs) that could elongate 3-OH-fatty acids and Δ2/Δ3 monounsaturated fatty acids to longer products. The enzymes responsible for reduction of the long chain fatty acids to LCDs and LCAs are, however, unclear. A putative wax ester synthase/acyl coenzyme A (acyl-CoA): diacylglycerol acyltransferase is likely to be involved in the esterification of LCAs and LCDs in the cell wall. Our data thus provide useful insights in predicting the biosynthetic pathways of LCAs and LCDs in phytoplankton suggesting a key role of FAE and PKS enzymes.
Published: 2019

38. The Myb-like transcription factor phosphorus starvation response (PtPSR) controls conditional P acquisition and remodelling in marine microalgae

Author: Eric Maréchal, Atle M. Bones, Leila Alipanah, Ralph Kissen, Alice Mühlroth, Tore Brembu, Per Winge, Juliette Jouhet, Amit Sharma, Department of Biology [Trondheim] (IBI NTNU), Norwegian University of Science and Technology [Trondheim] (NTNU), Norwegian University of Science and Technology (NTNU)-Norwegian University of Science and Technology (NTNU), LIPID, Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA), Department of Biotechnology and Food Science [Trondheim], HAVBRUK2 program (project 267474/E40) of the Norwegian Research Council, ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-15-IDEX-0002,UGA,IDEX UGA(2015), ANR-10-LABX-0049,GRAL,Grenoble Alliance for Integrated Structural Cell Biology(2010), Department of Biology [Trondheim], Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), ANR-11-BTBR-0008/11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-15-IDEX-02,GlycoAlps, ANR-10-LABX-0049/10-LABX-0049,GRAL,Grenoble Alliance for Integrated Structural Cell Biology(2010), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Subjects: 0106 biological sciences, 0301 basic medicine, Physiology, Mutant, Plant Science, 01 natural sciences, phosphate stress response, alkaline phosphatase (AP), 03 medical and health sciences, Microalgae, [SDV.BBM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology, MYB, Phaeodactylum tricornutum, Transcription factor, Gene, reshuffling of phosphate containing compounds, Diatoms, biology, Cell growth, Chemistry, Phosphorus, Myb transcription factor, biology.organism_classification, diatom, Cell biology, 030104 developmental biology, Alkaline phosphatase, lipid remodelling, Starvation response, Stramenopiles, 010606 plant biology & botany, Transcription Factors
Abstract: Phosphorus (P) is one of the limiting macronutrients for algal growth in marine environments. Microalgae have developed adaption mechanisms to P limitation that involve remodelling of internal phosphate resources and accumulation of lipids. Here, we used in silico analyses to identify the P stress regulator PtPSR (Phaeodactylum tricornutum Phosphorus Starvation Response) in the diatom Phaeodactylum tricornutum. ptpsr mutant lines were generated using gene editing and characterised by various molecular, genetics and biochemical tools. PtPSR belongs to a clade of Myb transcription factors that are conserved in stramenopiles and distantly related to plant P stress regulators. PtPSR bound specifically to a conserved cis-regulatory element found in the regulatory region of P stress-induced genes. ptpsr knock-out mutants showed reduction in cell growth under P limitation. P stress responses were impaired in ptpsr mutants compared with wild-type, including reduced induction of P stress response genes, near to complete loss of alkaline phosphatase activity and reduced phospholipid degradation. We conclude that PtPSR is a key transcription factor influencing P scavenging, phospholipid remodelling and cell growth in adaption to P stress in diatoms. © 2019 The Authors New Phytologist © 2019 New Phytologist Trust This is an open access article under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits use, distribution and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
Published: 2019

39. The architecture of lipid droplets in the diatom Phaeodactylum tricornutum

Author: Khawla Seddiki, Juliette Salvaing, Fabrice Rébeillé, Juliette Jouhet, Denis Falconet, Sabine Brugière, Yohann Couté, Eric Maréchal, Marcel Kuntz, Pierre-Henri Jouneau, Hubert Schaller, Antoine Jaussaud, Josselin Lupette, Marianne Tardif, Christian Morabito, Jean-Luc Putaux, LIPID, Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Etude de la dynamique des protéomes (EDyP ), Laboratoire de Biologie à Grande Échelle (BGE - UMR S1038), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Institut de biologie moléculaire des plantes (IBMP), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA), Dynamique du protéome et biogenèse du chloroplaste (ChloroGenesis), Centre de Recherches sur les Macromolécules Végétales (CERMAV ), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Laboratoire d'Etude des Matériaux par Microscopie Avancée (LEMMA ), Modélisation et Exploration des Matériaux (MEM), Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Flagship program from the CEA High Commissioner, French National Research Agency (ANR) ANR-11-BTBR-0008 ANR-15-IDEX-02 ANR-10-INBS-08, ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-15-IDEX-0002,UGA,IDEX UGA(2015), ANR-10-INBS-0008,ProFI,Infrastructure Française de Protéomique(2010), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Etude de la dynamique des protéomes (EDyP), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Grenoble Alpes (UGA), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Recherches sur les Macromolécules Végétales (CERMAV), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA), Laboratoire d'Etude des Matériaux par Microscopie Avancée (LEMMA), Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), ANR-11-BTBR-0008/11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-15-IDEX-02,DATA@UGA,Grenoble Alpes Data Institute(2016), ANR-10-INBS-08-01/10-INBS-0008,ProFI,Infrastructure Française de Protéomique(2010), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Jouneau, Pierre-Henri, Biotech - Bioressources - Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques - - OCEANOMICS2011 - ANR-11-BTBR-0008 - BTBR - VALID, IDEX UGA - - UGA2015 - ANR-15-IDEX-0002 - IDEX - VALID, and Infrastructure Française de Protéomique - - ProFI2010 - ANR-10-INBS-0008 - INBS - VALID
Subjects: 0106 biological sciences, 0301 basic medicine, Betaine lipid, Phaeodactylum, [SDV.BC.BC]Life Sciences [q-bio]/Cellular Biology/Subcellular Processes [q-bio.SC], 01 natural sciences, Ribosome, Triacylglycerol, [SDV.BV.BOT] Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology/Botanics, Histones, 03 medical and health sciences, Lipid droplet, Protein biosynthesis, ERAD pathway, Phaeodactylum tricornutum, Plastid, Secondary plastid, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Diatoms, biology, Chemistry, Endoplasmic reticulum, fungi, [SDV.BV.BOT]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology/Botanics, biology.organism_classification, Lipid droplets, Carotenoids, 030104 developmental biology, Biochemistry, Proteome, Agronomy and Crop Science, 010606 plant biology & botany
Abstract: International audience; Diatoms are a major phylum of phytoplankton biodiversity and a resource considered for biotechnological developments, as feedstock for biofuels and applications ranging from food, human health or green chemistry. They contain a secondary plastid limited by four membranes, the outermost one being connected with the endoplasmic reticulum (ER). Upon nitrogen stress, diatoms reallocate carbon to triacylglycerol storage inside lipid droplets (LDs). The comprehensive glycerolipid and sterol composition and the architecture of diatom LDs are unknown. In Phaeodactylum tricornutum, LDs are in contact with plastid, mitochondria and uncharacterized endomembranes. We purified LDs from nitrogen-starved P. tricornutum cells to high purity level (99 mol% triacylglycerol of total glycerolipids). We used the Stramenopile Lipid Droplet Protein (StLDP) as a previously validated marker for the identity of P. tricornutum LD. Amphipathic lipids surrounding LDs consist of a betaine lipid, diacylglycerylhydroxymethyltrimethyl-beta-alanine (0.4 mol%); sulfoquinovosyldiacylglycerol (0.35 mol%); phosphatidylcholine (0.15 mol%) and one sterol, brassicasterol. By contrast with whole cell extracts, the betaine lipid from LDs only contains eicosapentaenoic acid paired with palmitoleic or palmitolenic acids. This polar lipid composition suggests a budding of LDs from the cytosolic leaflet of the plastid outermost membrane. LD pigments reveal a specific accumulation of beta-carotene. The LD proteome obtained from three independent biological replicates, based on stringent filtering of extracted data, and following subtraction of proteins downregulated by nitrogen starvation, highlights a core proteome of 86 proteins, including StLDP. LD-associated proteins suggest connections with vesicular trafficking (coatomer, clathrin), cytoskeleton, plastid and mitochondria. Unsuspected LD-associated function includes protein synthesis (ribosomes), folding (chaperones), posttranslational modifications and quality control (ubiquitination and ERAD pathway), possibly preparing translation of specific mRNAs. The detection of histone proteins, as previously demonstrated in drosophila embryo LDs, also suggests the storage of nucleosome components, preparing cell division and chromatin packaging, when cells are not stressed anymore.
Published: 2019

40. Meta-omics reveals genetic flexibility of diatom nitrogen transporters in response to environmental changes

Author: Greta Busseni1, Fabio Rocha Jimenez Vieira2, Alberto Amato3, Eric Pelletier4, 5, Juan J. Pierella Karlusich2, Maria I. Ferrante1, Patrick Wincker4, Alessandra Rogato1, 6, Chris Bowler2, Remo Sanges1, 7, Luigi Maiorano1, 8, Maurizio Chiurazzi6, Maurizio Ribera d'Alcalà1, Luigi Caputi1, Daniele Iudicone1, Stazione Zoologica Anton Dohrn (SZN), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), LIPID, Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Génomique métabolique (UMR 8030), Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Global Oceans Systems Ecology & Evolution - Tara Oceans (GOSEE), Université de Perpignan Via Domitia (UPVD)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Aix Marseille Université (AMU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Université de Toulon (UTLN)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Nord])-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay)-European Molecular Biology Laboratory (EMBL)-École Centrale de Nantes (Nantes Univ - ECN), Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Université australe du Chili, Institute of Biosciences and Bioresources, CNR, Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati / International School for Advanced Studies (SISSA / ISAS), Università degli Studi di Roma 'La Sapienza' = Sapienza University [Rome] (UNIROMA), Veolia Environment Foundation, Region Bretagne, World Courier, Illumina, Cap L'Orient, the EDF Foundation EDF Diversiterre, FRB, the Prince Albert II de Monaco Foundation, Etienne Bourgois, the Fonds Français pour l'Environnement Mondial, ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-10-INBS-0009,France-Génomique,Organisation et montée en puissance d'une Infrastructure Nationale de Génomique(2010), ANR-11-IDEX-0001,Amidex,INITIATIVE D'EXCELLENCE AIX MARSEILLE UNIVERSITE(2011), Stazione Zoologica Anton Dohrn, Institut de biologie de l'ENS Paris (UMR 8197/1024) (IBENS), École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Tara Oceans-GOSEE (FR2022), Università degli Studi di Roma 'La Sapienza' [Rome], ANR-11-BTBR-0008/11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR: ANR-10-INBS-09-08,The 'France Génomique' consortium, ANR-11-IDEX-0001-02,PSL Research University, Martin-Laffon, Jacqueline, Biotech - Bioressources - Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques - - OCEANOMICS2011 - ANR-11-BTBR-0008 - BTBR - VALID, Organisation et montée en puissance d'une Infrastructure Nationale de Génomique - - France-Génomique2010 - ANR-10-INBS-0009 - INBS - VALID, INITIATIVE D'EXCELLENCE AIX MARSEILLE UNIVERSITE - - Amidex2011 - ANR-11-IDEX-0001 - IDEX - VALID, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE), and Università degli Studi di Roma 'La Sapienza' = Sapienza University [Rome]
Subjects: 0106 biological sciences, Ocean, nitrogen transporters, Metatranscriptome, Tara Oceans, Biology, 010603 evolutionary biology, 01 natural sciences, diatoms, 03 medical and health sciences, chemistry.chemical_compound, Nutrient, Water column, [SDV.EE.ECO]Life Sciences [q-bio]/Ecology, environment/Ecosystems, Nitrate, Phylogenetics, meta-omics, machine learning, Phytoplankton, Genetics, [SDV.BBM] Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology, [SDV.EE.ECO] Life Sciences [q-bio]/Ecology, environment/Ecosystems, Gene family, [SDV.BBM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology, 14. Life underwater, Di NRT2, TARA, Molecular Biology, Ecology, Evolution, Behavior and Systematics, Discoveries, Phylogeny, 030304 developmental biology, 0303 health sciences, Ecology, fungi, biology.organism_classification, Diatom, chemistry, Di AMT1, Metagenomics, Nutrient transport, Metagenome, Gene expression, Nitrogen uptake, Settore BIO/03 - Botanica Ambientale e Applicata
Abstract: Diatoms (Bacillariophyta), one of the most abundant and diverse groups of marine phytoplankton, respond rapidly to the supply of new nutrients, often out-competing other phytoplankton. Herein, we integrated analyses of the evolution, distribution, and expression modulation of two gene families involved in diatom nitrogen uptake (DiAMT1 and DiNRT2), in order to infer the main drivers of divergence in a key functional trait of phytoplankton. Our results suggest that major steps in the evolution of the two gene families reflected key events triggering diatom radiation and diversification. Their expression is modulated in the contemporary ocean by seawater temperature, nitrate, and iron concentrations. Moreover, the differences in diversity and expression of these gene families throughout the water column hint at a possible link with bacterial activity. This study represents a proof-of-concept of how a holistic approach may shed light on the functional biology of organisms in their natural environment.
Published: 2019

41. Algal remodeling in a ubiquitous planktonic photosymbiosis

Author: Josselin Lupette, Rémi Tucoulou, Pierre-Henri Jouneau, Juliette Jouhet, Johan Decelle, Sophie Marro, Yannick Schwab, Sergio Balzano, Hans H. Richnow, Giovanni Finazzi, Benoit Gallet, Giulia Veronesi, Niculina Musat, Eric Maréchal, Matthias Schmidt, Nicole L. Schieber, Clarisse Uwizeye, Hryhoriy Stryhanyuk, Light Photosynthesis & Metabolism (Photosynthesis), Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Helmholtz Centre for Environmental Research, Department of Isotope Biogeochemistry (UFZ), Institut de biologie structurale (IBS - UMR 5075 ), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), Groupe modélisation et chimie théorique (MCT), Laboratoire de Chimie et Biologie des Métaux (LCBM - UMR 5249), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Royal Netherlands Institute for Sea Research (NIOZ), Laboratoire d'océanographie de Villefranche (LOV), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de la Mer de Villefranche (IMEV), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), LIPID, Laboratoire d'Etude des Matériaux par Microscopie Avancée (LEMMA ), Modélisation et Exploration des Matériaux (MEM), Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Institut de génétique et biologie moléculaire et cellulaire (IGBMC), Université Louis Pasteur - Strasbourg I-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Cell Biology and Biophysics Unit, European Molecular Biology Laboratory [Grenoble] (EMBL), Helmholtz Association, The electron microscope facility is supported by the Rhoˆ ne-Alpes Region, the Fondation Recherche Medicale (FRM), the fonds FEDER, the Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), the CEA, the University of Grenoble Alpes (UGA), EMBL, and the GIS-Infrastrutures en Biologie Sante et Agronomie (IBISA), RGP0052 HFSP grant, CEA_DRF_impulsion (Fib-Bio) grant, ANR-10-LABX-0049,GRAL,Grenoble Alliance for Integrated Structural Cell Biology(2010), ANR-10-INBS-0002,EMBRC-France,CENTRE NATIONAL DE RESSOURCES BIOLOGIQUES MARINES(2010), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-15-IDEX-0002,UGA,IDEX UGA(2015), European Project: 658442,H2020,H2020-MSCA-IF-2014,MINOTAUR(2016), European Project: EFRE, Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Institut de biologie structurale (IBS - UMR 5075), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Laboratoire d'Etude des Matériaux par Microscopie Avancée (LEMMA), Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), ANR-10- LABX-49-01,Labex GRAL,Labex GRAL, ANR-10-INBS-02-01/10-INBS-0002,EMBRC-France,CENTRE NATIONAL DE RESSOURCES BIOLOGIQUES MARINES(2010), ANR-11-BTBR-0008/11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-15-IDEX-02,DATA@UGA,Grenoble Alpes Data Institute(2016), Martin-Laffon, Jacqueline, Grenoble Alliance for Integrated Structural Cell Biology - - GRAL2010 - ANR-10-LABX-0049 - LABX - VALID, Infrastructures - CENTRE NATIONAL DE RESSOURCES BIOLOGIQUES MARINES - - EMBRC-France2010 - ANR-10-INBS-0002 - INBS - VALID, Biotech - Bioressources - Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques - - OCEANOMICS2011 - ANR-11-BTBR-0008 - BTBR - VALID, IDEX UGA - - UGA2015 - ANR-15-IDEX-0002 - IDEX - VALID, Metabolic interactions in oceanic photosymbioses - MINOTAUR - - H20202016-01-01 - 2017-12-31 - 658442 - VALID, and European Regional Development Funds - Europe fonds Saxony - EFRE - INCOMING
Subjects: 0301 basic medicine, mass spectrometry imaging, Photosynthesis, General Biochemistry, Genetics and Molecular Biology, Haptophyte, 03 medical and health sciences, 0302 clinical medicine, eukaryotes, Algae, Symbiosis, Botany, [SDV.BBM] Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology, [SDV.BBM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology, Plastid, plastid, Cell Size, Trophic level, Phaeocystis, photosynthesis, biology, plankton, fungi, Haptophyta, food and beverages, [SDV.EE.IEO] Life Sciences [q-bio]/Ecology, environment/Symbiosis, Plankton, Metal homeostasis, biology.organism_classification, microalga, 3D electron microscopy, symbiosis, Rhizaria, 030104 developmental biology, Thylakoid, General Agricultural and Biological Sciences, single-cell imaging, Cell Division, 030217 neurology & neurosurgery, [SDV.EE.IEO]Life Sciences [q-bio]/Ecology, environment/Symbiosis
Abstract: International audience; Photosymbiosis between single-celled hosts and microalgae is common in oceanic plankton, especially in oligotrophic surface waters. However, the functioning of this ecologically important cell-cell interaction and the subcellular mechanisms allowing the host to accommodate and benefit from its microalgae remain enigmatic. Here, using a combination of quantitative single-cell structural and chemical imaging techniques (FIB-SEM, nanoSIMS, Synchrotron X-ray fluorescence), we show that the structural organization, physiology, and trophic status of the algal symbionts (the haptophyte Phaeocystis) significantly change within their acantharian hosts compared to their free-living phase in culture. In symbiosis, algal cell division is blocked, photosynthesis is enhanced, and cell volume is increased by up to 10-fold with a higher number of plastids (from 2 to up to 30) and thylakoid membranes. The multiplication of plastids can lead to a 38-fold increase of the total plastid volume in a cell. Subcellular mapping of nutrients (nitrogen and phosphorous) and their stoichiometric ratios shows that symbiotic algae are impoverished in phosphorous and suggests a higher investment in energy-acquisition machinery rather than in growth. Nanoscale imaging also showed that the host supplies a substantial amount of trace metals (e.g., iron and cobalt), which are stored in algal vacuoles at high concentrations (up to 660 ppm). Sulfur mapping reveals a high concentration in algal vacuoles that may be a source of antioxidant molecules. Overall, this study unveils an unprecedented morphological and metabolic transformation of microalgae following their integration into a host, and it suggests that this widespread symbiosis is a farming strategy wherein the host engulfs and exploits microalgae.
Published: 2019

42. Single-cell genomics of multiple uncultured stramenopiles reveals underestimated functional diversity across oceans

Author: Seeleuthner, Yoann, Mondy, Samuel, Lombard, Vincent, Carradec, Quentin, Pelletier, Eric, Wessner, Marc, Leconte, Jade, Mangot, Jean-François, Poulain, Julie, Labadie, Karine, Logares, Ramiro, Sunagawa, Shinichi, de Berardinis, Véronique, Salanoubat, Marcel, Dimier, Céline, Kandels-Lewis, Stefanie, Picheral, Marc, Searson, Sarah, Pesant, Stéphane, Poulton, Nicole, Stepanauskas, Ramunas, Bork, Peer, Bowler, Chris, Hingamp, Pascal, Sullivan, Matthew, Iudicone, Daniele, Massana, Ramon, Aury, Jean-Marc, Henrissat, Bernard, Karsenti, Eric, Jaillon, Olivier, Sieracki, Mike, de Vargas, Colomban, Wincker, Patrick, Acinas, Silvia G., Boss, Emmanuel, Follows, Michael, Gorsky, Gabriel, Grimsley, Nigel, Karp-Boss, Lee, Krzic, Uros, Not, Fabrice, Raes, Jeroen, Reynaud, Emmanuel G., Sardet, Christian, Speich, Sabrina, Stemmann, Lars, Weissenbach, Jean, Velayoudon, Didier, Génomique métabolique (UMR 8030), Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Architecture et fonction des macromolécules biologiques (AFMB), Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Laboratoire Microorganismes : Génome et Environnement (LMGE), Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand 2 (UBP)-Université d'Auvergne - Clermont-Ferrand I (UdA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Institute of Marine Sciences / Institut de Ciències del Mar [Barcelona] (ICM), Consejo Superior de Investigaciones Científicas [Madrid] (CSIC), European Molecular Biology Laboratory [Heidelberg] (EMBL), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'océanographie de Villefranche (LOV), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de la Mer de Villefranche (IMEV), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Sorbonne Université (SU), Department of Oceanography [Honolulu], University of Hawai‘i [Mānoa] (UHM), Center for Marine Environmental Sciences [Bremen] (MARUM), Universität Bremen, Data Publisher for Earth and Environmental Science (PANGAEA), University of Bremen, Bigelow Laboratory for Ocean Sciences, Institut méditerranéen d'océanologie (MIO), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Ohio State University [Columbus] (OSU), Stazione Zoologica Anton Dohrn (SZN), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Biological Sciences, King Abdulaziz University, Jeddah, Saudi Arabia, National Science Foundation [Arlington] (NSF), Adaptation et diversité en milieu marin (ADMM), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), University of Maine, Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences [MIT, Cambridge] (EAPS), Massachusetts Institute of Technology (MIT), Biologie intégrative des organismes marins (BIOM), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire océanologique de Banyuls (OOB), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Rega Institute for Medical Research [Leuven, België], Catholic University of Leuven - Katholieke Universiteit Leuven (KU Leuven), University College Dublin [Dublin] (UCD), Laboratoire de Biologie du Développement de Villefranche sur mer (LBDV), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de la Mer de Villefranche (IMEV), Laboratoire de Météorologie Dynamique (UMR 8539) (LMD), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-École des Ponts ParisTech (ENPC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département des Géosciences - ENS Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL), Université de Brest (UBO), DVIP Consulting, CNRS [GDR3280], European Molecular Biology Laboratory (EMBL), Genoscope/CEA, French Governement 'Investissement d'Avenir' programs Oceanomics [ANR-11-BTBR-0008], FRANCE GENOMIQUE [ANR-10-INBS-09], MEMO LIFE [ANR-10-LABX-54], PSL* Research University [ANR-11-IDEX-0001-02], Fund for Scientific Research-Flanders, VIB, Stazione Zoologica Anton Dohrn, UNIMIB, ANR [PHYTBACK/ANR-2010-1709-01, POSEIDON/ANR-09-BLAN-0348, PROMETHEUS/ANR-09-PCS-GENM-217, ARA-GIRUS/ANR-09-PCS-GENM-218], EU FP7 [IHMS/HEALTH-F4-2010-261376], ERC Advanced Grant Award [294823], US NSF grant [DEB-1031049], FWO, BIO5, Biosphere 2, agnes b., Veolia Environment Foundation, Region Bretagne, World Courier, Illumina, Cap L'Orient, EDF Foundation EDF Diversiterre, FRB, Prince Albert II de Monaco Foundation, ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-10-INBS-0009,France-Génomique,Organisation et montée en puissance d'une Infrastructure Nationale de Génomique(2010), ANR-10-IDEX-0001,PSL,Paris Sciences et Lettres(2010), ANR-10-BLAN-1709,PHYTBACK,Rétroactions écologie-climat dues à l'évolution de la taille et de la forme du phytoplancton(2010), ANR-09-BLAN-0348,POSEIDON(2009), ANR-09-GENM-0031,PROMETHEUS,Approches génomiques pour l?analyse de la biodiversité fonctionnelle des protistes océaniques de l?expédition Tara-Oceans.(2009), ANR-09-GENM-0032,TARA-GIRUS,Inventaire et ressources génétiques de virus géants à ADN dans les milieux marins sur Tara-Oceans(2009), European Project: 287589,EC:FP7:KBBE,FP7-OCEAN-2011,MICRO B3(2012), European Project: 261376,EC:FP7:HEALTH,FP7-HEALTH-2010-single-stage,IHMS(2011), European Project: 294823,EC:FP7:ERC,ERC-2011-ADG_20110310,DIATOMITE(2012), Institut de Génomique d'Evry (IG), Institut de Biologie François JACOB (JACOB), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand 2 (UBP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Auvergne - Clermont-Ferrand I (UdA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Adaptation et diversité en milieu marin (AD2M), Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Consejo Superior de Investigaciones Científicas [Spain] (CSIC), Institut de biologie de l'ENS Paris (UMR 8197/1024) (IBENS), École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Sorbonne Universités, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Toulon (UTLN)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Rega Institute for Medical Research, École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), ANR-11-BTBR-0008/11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-10-INBS-09-01/10-INBS-0009,France-Génomique,Organisation et montée en puissance d'une Infrastructure Nationale de Génomique(2010), ANR-10-IDEX-0001-02/10-LABX-0054,MEMOLIFE,Memory in living systems: an integrated approach(2010), ANR-09-BLAN-0348,POSEIDON,PrOtiSts EcologIcal bioDiversity in Tara-OceaNs(2009), Université Paris-Saclay-Institut de Biologie François JACOB (JACOB), Hingamp, Pascal, Biotech - Bioressources - Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques - - OCEANOMICS2011 - ANR-11-BTBR-0008 - BTBR - VALID, Organisation et montée en puissance d'une Infrastructure Nationale de Génomique - - France-Génomique2010 - ANR-10-INBS-0009 - INBS - VALID, Initiative d'excellence - Paris Sciences et Lettres - - PSL2010 - ANR-10-IDEX-0001 - IDEX - VALID, BLANC - Rétroactions écologie-climat dues à l'évolution de la taille et de la forme du phytoplancton - - PHYTBACK2010 - ANR-10-BLAN-1709 - BLANC - VALID, Blanc - - POSEIDON2009 - ANR-09-BLAN-0348 - Blanc - VALID, Génomique et biotechnologies végétales - Approches génomiques pour l?analyse de la biodiversité fonctionnelle des protistes océaniques de l?expédition Tara-Oceans. - - PROMETHEUS2009 - ANR-09-GENM-0031 - GENOM-BTV - VALID, Génomique et biotechnologies végétales - Inventaire et ressources génétiques de virus géants à ADN dans les milieux marins sur Tara-Oceans - - TARA-GIRUS2009 - ANR-09-GENM-0032 - GENOM-BTV - VALID, Marine Microbial Biodiversity, Bioinformatics and Biotechnology - MICRO B3 - - EC:FP7:KBBE2012-01-01 - 2015-12-31 - 287589 - VALID, International Human Microbiome Standards - IHMS - - EC:FP7:HEALTH2011-02-01 - 2015-01-31 - 261376 - VALID, Genome-enabled dissection of marine diatom ecophysiology - DIATOMITE - - EC:FP7:ERC2012-06-01 - 2017-05-31 - 294823 - VALID, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Toulon (UTLN), Agroécologie [Dijon], Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Bourgogne (UB)-AgroSup Dijon - Institut National Supérieur des Sciences Agronomiques, de l'Alimentation et de l'Environnement-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Unité de Biologie du développement et biotechnologies (JOUY BIOLOG DEVELOP BIOTECHNOL), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), European Molecular Biology Laboratory, Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Station biologique de Roscoff [Roscoff] (SBR), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), University of Hawai'i [Honolulu] (UH), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Evolution des Protistes et Ecosystèmes Pélagiques (EPEP), and Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Station biologique de Roscoff [Roscoff] (SBR)
Subjects: [SDV.BIBS] Life Sciences [q-bio]/Quantitative Methods [q-bio.QM], [SDE]Environmental Sciences, fungi, [SDV.BID]Life Sciences [q-bio]/Biodiversity, [SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology, [SDV.BIBS]Life Sciences [q-bio]/Quantitative Methods [q-bio.QM], ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Article, [SDV.BID] Life Sciences [q-bio]/Biodiversity
Abstract: Single-celled eukaryotes (protists) are critical players in global biogeochemical cycling of nutrients and energy in the oceans. While their roles as primary producers and grazers are well appreciated, other aspects of their life histories remain obscure due to challenges in culturing and sequencing their natural diversity. Here, we exploit single-cell genomics and metagenomics data from the circumglobal Tara Oceans expedition to analyze the genome content and apparent oceanic distribution of seven prevalent lineages of uncultured heterotrophic stramenopiles. Based on the available data, each sequenced genome or genotype appears to have a specific oceanic distribution, principally correlated with water temperature and depth. The genome content provides hypotheses for specialization in terms of cell motility, food spectra, and trophic stages, including the potential impact on their lifestyles of horizontal gene transfer from prokaryotes. Our results support the idea that prominent heterotrophic marine protists perform diverse functions in ocean ecology., The biology of many marine protists, such as stramenopiles, remains obscure. Here, the authors exploit single-cell genomics and metagenomics to analyze the genome content and apparent oceanic distribution of seven prevalent lineages of uncultured heterotrophic stramenopiles.
Published: 2018

43. Nuclear genome sequence of the plastid-lacking cryptomonad Goniomonas avonlea provides insights into the evolution of secondary plastids

Author: Christophe Djemiel, Bruce A. Curtis, Bernard Henrissat, John M. Archibald, Eric Maréchal, Ryoma Kamikawa, Daniel Moog, Malika Chabi, Shannon J. Sibbald, Laura Eme, Andrew J. Roger, Eunsoo Kim, Ugo Cenci, Department of Biochemistry and Molecular Biology, Dalhousie University, Halifax, Nova Scotia, Canada, Dalhousie University [Halifax], Center for Comparative Genomics and Evolutionary Bioinformatics, Dalhousie University, Graduate School of Human and Environmental Studies, Kyoto University [Kyoto], Architecture et fonction des macromolécules biologiques (AFMB), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), USC 1408, Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), King Abdulaziz University, Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Unité de Glycobiologie Structurale et Fonctionnelle - UMR 8576 (UGSF), Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Canadian Institute for Advanced Research (CIFAR), Division of Invertebrate Zoology [New York], American Museum of Natural History (AMNH), Discovery grant (RGPIN-2014-05871) from the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada, Simons Foundation award (SF-382790), ANR–10–LABEX–04 ,GRAL,Labex, ANR-11-BTBR-0008/11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Unité de Glycobiologie Structurale et Fonctionnelle UMR 8576 (UGSF), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-10-LABX-0004,CeMEB,Mediterranean Center for Environment and Biodiversity(2010), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), Kyoto University, Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Archibald, John M.
Subjects: cryptomonads, cryptophytes, xecondary endosymbiosis, phylogenomics, genome evolution, 0301 basic medicine, Cryptomonad, Genome evolution, Symbiogenesis, Physiology, Appetite, Plant Science, Biology, General Biochemistry, Genetics and Molecular Biology, Evolutionsbiologi, 03 medical and health sciences, Secondary endosymbiosis, Structural Biology, Phylogenomics, Cryptophytes, [SDV.BBM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology, Plastids, Photosynthesis, Plastid, lcsh:QH301-705.5, Ecology, Evolution, Behavior and Systematics, Evolutionary Biology, Genome, Endosymbiosis, Archaeplastida, fungi, Eukaryota, food and beverages, Cell Biology, biology.organism_classification, Goniomonas avonlea, Photosynthesis evolution, 030104 developmental biology, lcsh:Biology (General), Evolutionary biology, Metabolic pathways, Cryptomonads, Eukaryote, General Agricultural and Biological Sciences, Cryptophyta, Research Article, Developmental Biology, Biotechnology, Goniomonad
Abstract: Background The evolution of photosynthesis has been a major driver in eukaryotic diversification. Eukaryotes have acquired plastids (chloroplasts) either directly via the engulfment and integration of a photosynthetic cyanobacterium (primary endosymbiosis) or indirectly by engulfing a photosynthetic eukaryote (secondary or tertiary endosymbiosis). The timing and frequency of secondary endosymbiosis during eukaryotic evolution is currently unclear but may be resolved in part by studying cryptomonads, a group of single-celled eukaryotes comprised of both photosynthetic and non-photosynthetic species. While cryptomonads such as Guillardia theta harbor a red algal-derived plastid of secondary endosymbiotic origin, members of the sister group Goniomonadea lack plastids. Here, we present the genome of Goniomonas avonlea—the first for any goniomonad—to address whether Goniomonadea are ancestrally non-photosynthetic or whether they lost a plastid secondarily. Results We sequenced the nuclear and mitochondrial genomes of Goniomonas avonlea and carried out a comparative analysis of Go. avonlea, Gu. theta, and other cryptomonads. The Go. avonlea genome assembly is ~ 92 Mbp in size, with 33,470 predicted protein-coding genes. Interestingly, some metabolic pathways (e.g., fatty acid biosynthesis) predicted to occur in the plastid and periplastidal compartment of Gu. theta appear to operate in the cytoplasm of Go. avonlea, suggesting that metabolic redundancies were generated during the course of secondary plastid integration. Other cytosolic pathways found in Go. avonlea are not found in Gu. theta, suggesting secondary loss in Gu. theta and other plastid-bearing cryptomonads. Phylogenetic analyses revealed no evidence for algal endosymbiont-derived genes in the Go. avonlea genome. Phylogenomic analyses point to a specific relationship between Cryptista (to which cryptomonads belong) and Archaeplastida. Conclusion We found no convincing genomic or phylogenomic evidence that Go. avonlea evolved from a secondary red algal plastid-bearing ancestor, consistent with goniomonads being ancestrally non-photosynthetic eukaryotes. The Go. avonlea genome sheds light on the physiology of heterotrophic cryptomonads and serves as an important reference point for studying the metabolic “rewiring” that took place during secondary plastid integration in the ancestor of modern-day Cryptophyceae. Electronic supplementary material The online version of this article (10.1186/s12915-018-0593-5) contains supplementary material, which is available to authorized users.
Published: 2018

44. Non-Enzymatic Synthesis of Bioactive Isoprostanoids in the Diatom Phaeodactylum following Oxidative Stress

Author: Claire Vigor, Juliette Jouhet, Eric Maréchal, Joseph Vercauteren, Thierry Durand, Josselin Lupette, Guillaume Reversat, Antoine Jaussaud, Jean-Marie Galano, Camille Oger, Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Institut des Biomolécules Max Mousseron [Pôle Chimie Balard] (IBMM), Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), CEA DRF Impulsion program, ANR-10-LABX-0004,CeMEB,Mediterranean Center for Environment and Biodiversity(2010), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-15-IDEX-0002,UGA,IDEX UGA(2015), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR–10–LABEX–04 ,GRAL,Labex, ANR-11-BTBR-0008/11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-15-IDEX-02,GlycoAlps, and Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Subjects: 0106 biological sciences, Physiology, Plant Science, medicine.disease_cause, Photosynthesis, 01 natural sciences, 03 medical and health sciences, chemistry.chemical_compound, Phosphatidylcholine, Genetics, medicine, [SDV.BBM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology, Phaeodactylum tricornutum, Jasmonate, Hydrogen peroxide, 030304 developmental biology, chemistry.chemical_classification, 0303 health sciences, Reactive oxygen species, biology, biology.organism_classification, chemistry, Biochemistry, Thromboxanes, Oxidative stress, 010606 plant biology & botany
Abstract: International audience; The ecological success of diatoms requires a remarkable ability to survive many types of stress, including variations in temperature, light, salinity, and nutrient availability. On exposure to these stresses, diatoms exhibit common responses, including growth arrest, impairment of photosynthesis, production of reactive oxygen species, and accumulation of triacylglycerol (TAG). We studied the production of cyclopentane oxylipins derived from fatty acids in the diatom Phaeodactylum tricornutum in response to oxidative stress. P. tricornutum lacks the enzymatic pathway for producing cyclopentane-oxylipins, such as jasmonate, prostaglandins, or thromboxanes. In cells subjected to increasing doses of hydrogen peroxide (H2O2), we detected nonenzymatic production of isoprostanoids, including six phytoprostanes, three F2t-isoprostanes, two F3t-isoprostanes, and three F4t-neuroprostanes, by radical peroxidation of α-linolenic, arachidonic, eicosapentaenoic, and docosahexanoic acids, respectively. H2O2 also triggered photosynthesis impairment and TAG accumulation. F1t-phytoprostanes constitute the major class detected (300 pmol per 1 million cells; intracellular concentration, ∼4 µm). Only two glycerolipids, phosphatidylcholine and diacylglycerylhydroxymethyl-trimethyl-alanine, could provide all substrates for these isoprostanoids. Treatment of P. tricornutum with nine synthetic isoprostanoids produced an effect in the micromolar range, marked by the accumulation of TAG and reduced growth, without affecting photosynthesis. Therefore, the emission of H2O2 and free radicals upon exposure to stresses can lead to glycerolipid peroxidation and nonenzymatic synthesis of isoprostanoids, inhibiting growth and contributing to the induction of TAG accumulation via unknown processes. This characterization of nonenzymatic oxylipins in P. tricornutum opens a field of research on the study of processes controlled by isoprostanoid signaling in various physiological and environmental contexts in diatoms.
Published: 2018

45. Ecophysiology and lipid dynamics of a eukaryotic mangrove decomposer

Author: Fabrice Rébeillé, Juliette Jouhet, Eric Maréchal, Josselin Lupette, Suzanne Rose, Alberto Amato, Christian Morabito, Younès Dellero, Coralie Metton, Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Fermentalg-CEA partnership, Trans’Alg Bpifrance project, ANR-10-LABX-0004,CeMEB,Mediterranean Center for Environment and Biodiversity(2010), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), ANR–10–LABEX–04 ,GRAL,Labex, ANR-11-BTBR-0008/11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), and Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Subjects: 0301 basic medicine, Ecophysiology, Spores, Zoospore, Life cycle, Microbiology, Mangrove decomposers, Decomposer, 03 medical and health sciences, Thraustochytriaceae, Botany, Lipids metabolism, Colonization, [SDV.BBM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology, Ecology, Evolution, Behavior and Systematics, biology, Ecology, Protist, Aurantiochytrium limacinum, Lipid metabolism, Zoospores, biology.organism_classification, Lipid Metabolism, Lipids, Culture Media, Plant Leaves, 030104 developmental biology, Biodegradation, Environmental, Glucose, Labyrinthulomycetes, Triacylglycerols, Mangrove, [SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology, Stramenopiles
Abstract: International audience; Aurantiochytrium limacinum is an osmo-heterotrophic Stramenopile and a pioneering mangrove decomposer which is taxonomically assigned to the family of Thraustochytriaceae (class: Labyrinthulomycetes). The life cycle of A. limacinum involves different cell types including mono- and multi-nucleated cells as well as flagellated zoospores which colonize new fallen leaves. The ecological relevance of thraustochytrids is underestimated and eclipsed by their biotechnological importance, due to their ability to accumulate large amount of lipids, mainly triacylglycerols (TAGs). In this study, we aimed to understand the ecophysiological parameters that trigger zoospore production and the interplay between the life cycle of A. limacinum and its lipid metabolism. When grown in a rich medium, cells accumulated large amounts of TAGs at the end of their growth period, but no zoospores were produced. In poor media such as artificial sea water, zoospores were produced in massive quantities. In the absence of organic carbon, the zoospores remained swimming for at least 6 days, consuming their TAGs in the process. Addition of glucose rapidly triggered the maturation of the zoospores. On the basis of these data, we propose a life cycle for A. limacinum integrating the potential perturbations/changes in the environment surrounding a mangrove leaf that could lead to the production of zoospores and colonization of new areas.
Published: 2018

46. Endocytosis-mediated siderophore uptake as a strategy for Fe acquisition in diatoms

Author: Kazamia, Elena, Sutak, Robert, Paz-Yepes, Javier, Dorrell, Richard G., Vieira, Fabio Rocha Jimenez, Mach, Jan, Morrissey, Joe, Leon, Sébastien, Lam, France, Pelletier, Eric, Camadro, Jean-Michel, Bowler, Chris, Lesuisse, Emmanuel, Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Parasitology, Faculty of Science, Charles University in Prague, Faculty of Science, Charles University in Prague, Institut Jacques Monod (IJM (UMR_7592)), Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), ANR-11-BSV7-0018,PHYTOIRON,Mechanisms of iron assimilation in marine micro-algae(2011), ANR-16-CE01-0008,PHYTOMET,Étude métallomique du phytoplancton: effet de l'acidification des océans sur la séquestration du fer(2016), ANR-10-IDEX-0001,PSL,Paris Sciences et Lettres(2010), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), European Project: 275289,EC:FP7:PEOPLE,FP7-PEOPLE-2010-IOF,GENMARPHYTO(2012), Institut de biologie de l'ENS Paris (UMR 8197/1024) (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-10-IDEX-0001-02/10-LABX-0054,MEMOLIFE,Memory in living systems: an integrated approach(2010), and ANR-11-BTBR-0008/11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011)
Subjects: Diatoms, Aquatic Organisms, Chloroplasts, Iron, fungi, SciAdv r-articles, Siderophores, Oceanography, Microbiology, Endocytosis, Protein Transport, [SDV.MP]Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology, Species Specificity, Gene Knockdown Techniques, Research Articles, Research Article
Abstract: We report a new strategy uncovered for iron acquisition in globally important unicellular photosynthetic organisms., Phytoplankton growth is limited in vast oceanic regions by the low bioavailability of iron. Iron fertilization often results in diatom blooms, yet the physiological underpinnings for how diatoms survive in chronically iron-limited waters and outcompete other phytoplankton when iron becomes available are unresolved. We show that some diatoms can use siderophore-bound iron, and exhibit a species-specific recognition for siderophore types. In Phaeodactylum tricornutum, hydroxamate siderophores are taken up without previous reduction by a high-affinity mechanism that involves binding to the cell surface followed by endocytosis-mediated uptake and delivery to the chloroplast. The affinity recorded is the highest ever described for an iron transport system in any eukaryotic cell. Collectively, our observations suggest that there are likely a variety of iron uptake mechanisms in diatoms besides the well-established reductive mechanism. We show that iron starvation–induced protein 1 (ISIP1) plays an important role in the uptake of siderophores, and through bioinformatics analyses we deduce that this protein is largely diatom-specific. We quantify expression of ISIP1 in the global ocean by querying the Tara Oceans atlas of eukaryotic genes and show a link between the abundance and distribution of diatom-associated ISIP1 with ocean provinces defined by chronic iron starvation.
Published: 2018

47. Sequencing, De Novo Assembly, and Annotation of the Complete Genome of a New Thraustochytrid Species, Strain CCAP_4062/3

Author: Seddiki, Khawla, Godart, François, Aiese Cigliano, Riccardo, Sanseverino, Walter, Barakat, Mohamed, Ortet, Philippe, Rébeillé, Fabrice, Maréchal, Eric, Cagnac, Olivier, Amato, Alberto, Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Fermentalg, Sequentia Biotech SL, Laboratoire d'Ecologie Microbienne de la Rhizosphère et d'Environnements Extrêmes (LEMIRE), Institut de Biosciences et Biotechnologies d'Aix-Marseille (ex-IBEB) (BIAM), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Trans’Alg Bpifrance project, ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), ANR-11-BTBR-0008/11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), and Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Subjects: [SDV.GEN.GPL]Life Sciences [q-bio]/Genetics/Plants genetics, Marine protist, Genome, Thraustochytrid, Eukaryotes, [SDV.BBM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology
Abstract: International audience; Thraustochytrids are ecologically and biotechnologically relevant marine species. We report here thede novoassembly and annotation of the whole-genome sequence of a new thraustochytrid strain, CCAP_4062/3. The genome size was estimated at 38.7 Mb with 11,853 predicted coding sequences, and the GC content was scored at 57%.
Published: 2018

48. The Ocean Gene Atlas: exploring the biogeography of plankton genes online

Author: Villar, Emilie, Vannier, Thomas, Vernette, Caroline, Lescot, Magali, Cuenca, Miguelangel, Alexandre, Aurélien, Bachelerie, Paul, Rosnet, Thomas, Pelletier, Eric, Sunagawa, Shinichi, Hingamp, Pascal, Diversité et Interactions au sein du Plancton Océanique (DIPO), Adaptation et diversité en milieu marin (AD2M), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut méditerranéen d'océanologie (MIO), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Toulon (UTLN), Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology [Zürich] (ETH Zürich), Institut de Biologie François JACOB (JACOB), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology in Zürich [Zürich] (ETH Zürich), Adaptation et diversité en milieu marin (ADMM), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), and Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Aquatic Organisms, Internet, [SDV.GEN]Life Sciences [q-bio]/Genetics, [INFO.INFO-DB]Computer Science [cs]/Databases [cs.DB], Oceans and Seas, [SDV]Life Sciences [q-bio], [INFO.INFO-WB]Computer Science [cs]/Web, fungi, Biodiversity, Plankton, [SDV.GEN.GPL]Life Sciences [q-bio]/Genetics/Plants genetics, Phylogeography, [SDV.GEN.GA]Life Sciences [q-bio]/Genetics/Animal genetics, Web Server Issue, [INFO.INFO-BI]Computer Science [cs]/Bioinformatics [q-bio.QM], [SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology, Ecosystem, Software, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, geographic locations, [SDU.STU.OC]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Oceanography
Abstract: The Ocean Gene Atlas is a web service to explore the biogeography of genes from marine planktonic organisms. It allows users to query protein or nucleotide sequences against global ocean reference gene catalogs. With just one click, the abundance and location of target sequences are visualized on world maps as well as their taxonomic distribution. Interactive results panels allow for adjusting cutoffs for alignment quality and displaying the abundances of genes in the context of environmental features (temperature, nutrients, etc.) measured at the time of sampling. The ease of use enables non-bioinformaticians to explore quantitative and contextualized information on genes of interest in the global ocean ecosystem. Currently the Ocean Gene Atlas is deployed with (i) the Ocean Microbial Reference Gene Catalog (OM-RGC) comprising 40 million non-redundant mostly prokaryotic gene sequences associated with both Tara Oceans and Global Ocean Sampling (GOS) gene abundances and (ii) the Marine Atlas of Tara Ocean Unigenes (MATOU) composed of >116 million eukaryote unigenes. Additional datasets will be added upon availability of further marine environmental datasets that provide the required complement of sequence assemblies, raw reads and contextual environmental parameters. Ocean Gene Atlas is a freely-available web service at: http://tara-oceans.mio.osupytheas.fr/ocean-gene-atlas/. ISSN:1362-4962 ISSN:0301-5610
Published: 2018

49. Neobodonids are dominant kinetoplastids in the global ocean

Author: Flegontova, Olga, Flegontov, Pavel, Malviya, Shruti, Poulain, Julie, de Vargas, Colomban, Bowler, Chris, Lukes, Julius, Horak, Ales, Czech Academy of Sciences [Prague] (CAS), University of South Bohemia, Technical University of Ostrava [Ostrava] (VSB), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Tata Institute for Fundamental Research (TIFR), Génomique métabolique (UMR 8030), Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Biologie François JACOB (JACOB), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ERC [CZ LL1601], Czech Grant Agency [15-17643S, 14-23986S], ERC, Foundation Prince Albert II de Monaco, Tara Foundation, Louis D Foundation, PSL* Research University [ANR-1253 11-IDEX-0001-02], Radcliffe Institute of Advanced Study at Harvard University, CNRS [GDR3280], European Molecular Biology Laboratory (EMBL), Agence Nationale de la Recherche, Veolia Environment Foundation, Region Bretagne, Lorient Agglomeration, World Courier, Illumina, Electricit e de France (EDF) Foundation, Fondation pour la recherche sur la biodiversite (FRB), ANR-10-IDEX-0001,PSL,Paris Sciences et Lettres(2010), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-10-INBS-0009,France-Génomique,Organisation et montée en puissance d'une Infrastructure Nationale de Génomique(2010), European Project: 287589,EC:FP7:KBBE,FP7-OCEAN-2011,MICRO B3(2012), Institut de biologie de l'ENS Paris (UMR 8197/1024) (IBENS), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Département de Biologie - ENS Paris, and Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Oceans and Seas, [SDV]Life Sciences [q-bio], parasitic diseases, fungi, RNA, Ribosomal, 18S, Biodiversity, Kinetoplastida, Plankton, DNA, Ribosomal, Phylogeny
Abstract: International audience; Kinetoplastid flagellates comprise basal mostly free-living bodonids and derived obligatory parasitic trypanosomatids, which belong to the best-studied protists. Due to their omnipresence in aquatic environments and soil, the bodonids are of ecological significance. Here, we present the first global survey of marine kinetoplastids and compare it with the strikingly different patterns of abundance and diversity in their sister clade, the diplonemids. Based on analysis of 18S rDNA V9 ribotypes obtained from 124 sites sampled during the Tara Oceans expedition, our results show generally low to moderate abundance and diversity of planktonic kinetoplastids. Although we have identified all major kinetoplastid lineages, 98% of kinetoplastid reads are represented by neobodonids, namely specimens of the Neobodo and Rhynchomonas genera, which make up 59% and 18% of all reads, respectively. Most kinetoplastids have small cell size (0.8-5 mu m) and tend to be more abundant in the mesopelagic as compared to the euphotic zone. Some of the most abundant operational taxonomic units have distinct geographical distributions, and three novel putatively parasitic neobodonids were identified, along with their potential hosts.
Published: 2018

50. Thermoacclimation and genome adaptation of the membrane lipidome in marine Synechococcus

Author: Pittera, Justine, Jouhet, Juliette, Breton, Solène, Garczarek, Laurence, Partensky, Frédéric, Maréchal, Eric, Nguyen, Ngoc, Doré, Hugo, Ratin, Morgane, Pitt, Frances, Scanlan, David, Six, Christophe, MArine Phototrophic Prokaryotes (MAPP), Adaptation et diversité en milieu marin (ADMM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), University of Warwick [Coventry], EMBRC France (INFRA-2010-2.2.5), French national program EC2CO-MicrobiEn (METALIC), National Environment Research Council grant NE/I00985X/1, Glyco@Alps, ANR-13-ADAP-0010,SAMOSA,Synechococcus as a model genus for studying adaptation of marine phytoplankton to environmental changes(2013), ANR-11-BTBR-0008/11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), Procaryotes Phototrophes Marins = MArine Phototrophic Prokaryotes (MAPP), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), and Adaptation et diversité en milieu marin (AD2M)
Subjects: Ecotype, Synechococcus, Acclimatization, marine, temperature, membrane lipids, adaptation, Adaptation, Physiological, cyanobacteria, QR, Cold Temperature, phytoplankton, [SDV.BV]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology, Seawater, [SDV.BBM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology, Photosynthesis
Abstract: International audience; The marine cyanobacteria of the genus Synechococcus are important primary producers, displaying a wide latitudinal distribution that is underpinned by diversification into temperature ecotypes. The physiological basis underlying these ecotypes is poorly known. In many organisms, regulation of membrane fluidity is crucial for acclimating to variations in temperature. Here, we reveal the detailed composition of the membrane lipidome of the model strain Synechococcus sp. WH7803 and its response to temperature variation. Unlike freshwater strains, membranes are almost devoid of C18, mainly containing C14 and C16 chains with no more than two unsaturations. In response to cold, we observed a rarely observed process of acyl chain shortening that likely induces membrane thinning, along with specific desaturation activities. Both of these mechanisms likely regulate membrane fluidity, facilitating the maintenance of efficient photosynthetic activity. A comprehensive examination of 53 Synechococcus genomes revealed clade-specific gene sets regulating membrane lipids. In particular, the genes encoding desaturase enzymes, which is a key to the temperature stress response, appeared to be temperature ecotype-specific, with some of them originating from lateral transfers. Our study suggests that regulation of membrane fluidity has been among the important adaptation processes for the colonization of different thermal niches by marine Synechococcus.
Published: 2018

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