Multiscale study of the host control on its symbiotic microalgae
Etude multi-échelle du contrôle de l'hôte sur ses algues symbiotiques
Abstract
The symbiotic origin of the chloroplast in eukaryotes is heralded as one of themost important biological innovations in the evolution that led to the diversification of plants and microalgae. The paradigm suggests that metabolic control of the host cell was a key step to accommodate and domesticate its captured microalgae before their genetic integration and transformation into a chloroplast. Yet, this has to be demonstrated on contemporaneous photosymbioses, which are fundamental models to investigate the mechanisms by which hosts engineer intact microalgal cells.In aquatic ecosystems, photosymbioses between heterotrophic hosts and microalgae are widespread and ecologically important. The freshwater photosymbiosis between the host Paramecium bursaria (ciliate) and the green alga Chlorella sp is the only unicellular eukaryotic photosymbiosis where i) partners can be cultured in symbiosis or separately, ii) genomes of both partners are sequenced, iii) and symbiosis can be reestablished where new Chlorella cells are captured and enclosed in a host-derived vacuole (symbiosome). This symbiosome is a key functional interface between the host and the microalgae where metabolic exchanges and host control can occur. However, the molecular players, such as transporters and pumps, remain to be described.The PhD student will study the cultured Paramecium-Chlorella symbiosis as a model to decipher key functional mechanisms of the host control over its microalgae.
L'origine symbiotique du chloroplaste chez les eucaryotes est considérée comme l'une des innovations biologiques les plus importantes de l'évolution qui a conduit à la diversification des plantes et des microalgues.L'origine symbiotique du chloroplaste chez les eucaryotes est considérée comme l'une des innovations biologiques les plus importantes dans l'évolution qui a conduit à la diversification des plantes et des microalgues. Le paradigme suggère que le contrôle métabolique de la cellule hôte a été une étape clé pour accueillir et domestiquer les microalgues capturées avant leur intégration génétique et leur transformation en chloroplaste. Cependant, cela doit être démontré sur des photosymbioses contemporaines, qui sont des modèles fondamentaux pour étudier les mécanismes par lesquels les hôtes modifient les cellules intactes des microalgues.Dans les écosystèmes aquatiques, les photosymbioses entre les hôtes hétérotrophes et les microalgues sont très répandues et importantes sur le plan écologique. La photosymbiose en eau douce entre l'hôte Paramecium bursaria (cilié) et l'algue verte Chlorella sp est la seule photosymbiose eucaryote unicellulaire où i) les partenaires peuvent être cultivés en symbiose ou séparément, ii) les génomes des deux partenaires sont séquencés, iii) et la symbiose peut être rétablie lorsque de nouvelles cellules de Chlorella sont capturées et enfermées dans une vacuole dérivée de l'hôte (symbiosome). Ce symbiosome est une interface fonctionnelle clé entre l'hôte et les microalgues où les échanges métaboliques et le contrôle de l'hôte peuvent avoir lieu. Cependant, les acteurs moléculaires, tels que les transporteurs et les pompes, restent à décrire.Le doctorant étudiera la symbiose Paramecium-Chlorella en culture comme modèle pour déchiffrer les mécanismes fonctionnels clés du contrôle de l'hôte sur ses microalgues.
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