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
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.