À propos de l'ANR HARLEY

Les cyanobactéries sont des organismes photosynthétiques importants pour l'environnement qui utilisent l'énergie solaire pour fixer le CO2 atmosphérique, constituant ainsi une énorme biomasse qui soutient une grande partie de la chaîne alimentaire de notre planète. Comme cela a été récemment découvert, certaines cyanobactéries forment des carbonates de calcium amorphes intracellulaires (iACC), et accumulent des contenus intracellulaires très élevés d'éléments alcalino-terreux (AEE) tels que Ca, Sr, Ba ou Ra (Couradeau et al., 2012 ; Benzerara et al., 2014[lien 1] ). Si cette accumulation massive d'AEE intracellulaires questionne la particularité de l'homéostasie des AEE chez ces bactéries et offre des perspectives prometteuses pour remédier aux pollutions radioactives au 90Sr et 226Ra (Mehta et al., 2020[lien 2] ), les mécanismes restent inconnus. Sur la base d'une approche de génomique comparative, nous avons récemment identifié un gène de fonction inconnue qui pourrait contribuer à la séquestration de l'AEE, car il est partagé par les cyanobactéries formant des iACC et absent des autres génomes cyanobactériens entièrement séquencés. Le projet HARLEY propose de déchiffrer les mécanismes biochimiques de l'hyperaccumulation intracellulaire des AEE par les cyanobactéries formant des iACC et le rôle du gène inconnu identifié dans ce processus.

Le projet Harley sera mené par un consortium interdisciplinaire et très cohérent regroupant des compétences en biochimie, biologie structurale, biophysique, biogéochimie, génétique et physiologie des cyanobactéries. Notre programme de travail consistera à (1) caractériser in vitro les propriétés structurelles et chimiques de la protéine codée par le gène inconnu. (2) caractériser la fonction in vivo de cette protéine et son rôle dans l'accumulation de l'AEE à partir de la génétique. (3) la recherche de protéines supplémentaires impliquées dans la formation de l'iACC. En plus d'aborder la question importante de l'homéostasie de l'AEE dans ces cyanobactéries et les mécanismes biochimiques de la formation de l'iACC, les résultats du projet Harley seront d'un grand intérêt pour les biologistes structurels par la détermination de nouveaux plis de protéines et des fonctions associées ainsi que pour les cyanobactériologistes par la production de nouveaux modèles génétiques. A plus long terme, le projet Harley sera crucial pour la conception de nouveaux systèmes biomimétiques ou synthétiques utiles pour une bioremédiation efficace des pollutions par les AEE.

Début et durée du projet scientifique : Janvier 2020 - 48 mois

Coordinateur : Karim Benzerara

Liens utiles :

- Site ANR (ANR-19-CE44-0017)

- Une bactérie pour dépolluer des effluents radioactifs - Actu CNRS-INSB - 19/02/2020

- Zoom Science - Un piège bactérien à strontium et baryum - Juin 2018

- Zoom Science - Janvier 2015 - Comment les cyanobactéries du monde entier forment-elles des carbonates ?

Références :

“Intracellular Ca-carbonate biomineralization is widespread in cyanobacteria“
Benzerara K., Skouri-Panet F., Li J., Férard C., Gugger M., Laurent T., Couradeau E., Ragon M.,  Cosmidis J., Menguy N., Margaret-Oliver I., Tavera R., López-García P., and Moreira D.
2014, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 111, 10933-10938

“An early-branching microbialite cyanobacterium forms intracellular carbonates”
Couradeau E., Benzerara K., Gérard E., Moreira D., Bernard S., Brown Jr. GE., López- García P.
2012. Science, 336, 459-462.

“16 S rDNA-based analysis reveals cosmopolitan occurrence but limited diversity of two cyanobacterial lineages with contrasted patterns of intracellular carbonate mineralization“
Ragon M., Benzerara K., Moreira D., Tavera R. and López-García P.
2014. Frontiers in Microbiology, 5, #331.

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