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Biologie Intégrative du Métabolisme Lipidique

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 Biologie Intégrative du Métabolisme Lipidique microbien

Responsables : Jean-Marc Nicaud

Jean-Marc Nicaud

PROJET DE RECHERCHE / THEMATIQUE

Certaines levures sont capables d’utiliser comme sources de carbone les substrats non miscibles tels que les alcanes, les acides gras et les triglycérides. Par ailleurs, certaines levures peuvent accumuler, dans des conditions particulières, des lipides de manière très importantes dans des compartiments appelés corps lipidiques. La levure hémiascomycète d’intérêt économique Yarrowia lipolytica, ainsi que d'autres espèces appartenant au même clade, possède ces deux propriétés. C’est pourquoi nous les utilisons comme modèles pour l’étude du métabolisme lipidique.

image intro
A- Observation par microscopie à fluorescence des corps lipidiques marqués au Bodipy (vert) de souches de Y. lipolytica hyperaccumulatrice de Triacylglycérol. B- Détection de la sécrétion par Y. lipolytica de lipase déterminée par la taille des halos d’hydrolyse sur boite de milieu contenant des triglycérides (tributyrine).

L'équipe BIMLip (Biologie Intégrative du Métabolisme LIPidique microbien), a été pionnière dans le développement de la génétique et l’ingénierie métabolique de Y. lipolytica, afin d’exploiter ces caractéristiques pour l’étude de la génomique fonctionnelle et évolutive, pour l’étude du métabolisme lipidique et pour la sécrétion et l’évolution d’enzymes.

- Génomique fonctionnelle et évolutive
L’équipe BIMLip possède une longue expérience en génomique et génomique comparée, acquise depuis plus de 15 ans grâce à son implication dans divers projets nationaux et internationaux (séquençage des génomes de Saccharomyces cerevisiae et Schizosaccharomyces pombe, membre actif du consortium Génolevures). Elle développe actuellement des approches de génomique et transcriptomique comparées aussi bien à l'échelle intraspécifique qu’interspécifique. Nous procédons notamment à l’analyse fonctionnelle et évolutive du clade Yarrowia ainsi qu’à celle d’autres levures oléagineuses identifiées comme plus performantes en termes d’accumulation de lipides. Plusieurs de ces espèces sont en cours de séquençage et d’annotation au laboratoire. Ces approches utilisant les dernières technologies de séquençage à très haut débit permettront de rechercher les déterminants des différences de comportement physiologique observées, d'identifier de nouveaux gènes impliqués dans le métabolisme lipidique et d’en décrypter les réseaux de régulations. Les connaissances fondamentales acquises sur ces différentes levures oléagineuses permettront leur exploitation par ingénierie métabolique. La masse de données génomiques et transcriptomiques générée permet également d’analyser de manière approfondie les phénomènes d’épissage alternatif, de leur impact sur l’expression des gènes et de leur rôle fonctionnel dans la régulation du métabolisme lipidique.

- Etude et réorientation du métabolisme lipidique
La compréhension du métabolisme lipidique des microorganismes nécessite une bonne connaissance fondamentale afin d’identifier les gènes, les voies de régulation, les voies de transport des substrats et la spécificité des enzymes (spécificité selon la longueur de chaîne des acides gras et selon le type d’acide gras). Nous avons engagé une analyse systémique du métabolisme des lipides chez la levure oléagineuse modèle Y. lipolytica. Cette étude est centrée sur les mécanismes impliqués dans la synthèse, l’assimilation, le stockage et la mobilisation des lipides, en combinant des approches globales (génomique, génomique fonctionnelle et évolutive, transcriptomique, lipidomique) et spécifiques (génétique, biochimie, enzymologie), associée à l’étude des flux métaboliques. Notre objectif est de décrypter le fonctionnement du métabolisme lipidique de Y. lipolytica et de le modéliser afin de le ré-orienter par une démarche rationnelle d’ingénierie du métabolisme lipidique, vers la production de lipides et de dérivés lipidiques à haute valeur ajoutée (bio-carburants, bio-plastiques, précurseurs pour l’oléochimie ou synthons) à partir de ressources renouvelables.

gut-pox
Observation par microscopie à fluorescence des corps lipidiques marqués au rouge Nile des souches de Yarrowia lipolytica sauvage (WT), et de souches hyper accumulatrices de lipides (souches invalidées pour le gène gut2 et les gènes pox1-6).

- Sécrétion et évolution d’enzyme
est capable de sécréter efficacement des enzymes dans le milieu de culture. L’équipe BIMLip a développé des systèmes d’expression et d’amplification efficace pour la surproduction et l’évolution d’enzymes chez cette levure.

secretion
Sécrétion de lipase. Croissance et sécrétion de lipases par la souche JMY184 surexprimant le gène LIP2 en multicopies. Croissance, activité lipase et analyse de la protéine sécrétée (5 ml de surnageant analysé sur gel SDS-PAGE et coloré au bleu de coomassie).
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