Institut Méditerranéen d’Océanologie
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Félicitations à Maxime FUDUCHE (équipe MEB), nouveau docteur en océanologie du MIO

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Sa thèse portait sur le sujet suivant : "Croissance et synthèse de magnétosomes chez la bactérie magnétotactique marine Ma-gnetospira sp. (souche QH-2)"

L’ensemble des personnels du MIO le félicite chaleureusement !

Résumé :
Les bactéries magnétotactiques (MTB) ont la particularité de s’orienter le long des lignes de champ magnétique terrestre. Ce comportement est lié à la présence d’organites intracellulaires appelés magnétosomes, constitués d’un nanocristal de fer magnétique enveloppé d’une mem-brane biologique. L’un des obstacles majeurs rencontrés dans l’étude des MTB microaérophiles réside dans la difficulté à les cultiver, notamment du fait de leur exigence de faibles concentra-tions d’oxygène, dont la présence est connue pour soutenir la croissance et en même temps in-hiber fortement la synthèse des magnétosomes. Dans ce travail, un protocole d’incubation en bioréacteur d’une MTB récemment isolée de sédiments marins, Magnetospira sp. (QH-2) a été développé. Le contrôle précis des conditions de croissance a permis de déterminer finement la gamme de sensibilité de la souche à la pression partielle d’oxygène (pO2) et de préciser son mé-tabolisme hétérotrophe, basé sur la consommation concomitante du succinate et de l’histidine (acide aminé servant également de source d’azote). Dans un autre volet, l’analyse par RT-qPCR du niveau d’expression des gènes impliqués dans la synthèse des magnétosomes a permis de démontrer chez QH-2 une régulation extrêmement fine de ce processus de biominéralisation, dépendante de la présence de fer et des conditions d’oxygénation. Nos résultats mettent en évi-dence un lien indirect entre la synthèse des magnétosomes et le métabolisme général du fer chez QH-2. A travers plusieurs approches complémentaires, ce travail de thèse a permis de dévelop-per les connaissances concernant la physiologie et la synthèse des magnétosomes chez une nou-velle souche magnétotactique microaérophile. La mise au point d’un nouveau dispositif de cul-ture a permis de multiplier le taux de croissance de QH-2 par cinq comparé aux cultures tradi-tionnelles réalisées en flacons. Cet outil pourra être utilisé à l’avenir pour cultiver d’autres mi-croorganismes ayant des besoins en oxygène spécifiques, et devrait faciliter l’isolement ainsi que le développement de nouveaux modèles microbiens microaérophiles.
Mots-clés : Magnetospira sp. QH-2, Magnétosome, Oxygène, Physiologie cellulaire, Fer, Ex-pression des gènes.

Abstract
Growth and magnetosome biosynthesis by the marine magnetotactic bacterium Magne-tospira sp. (strain QH-2)
Magnetotactic bacteria (MTB) have the ability to orient themselves along geomagnetic field lines. This behavior is linked to the presence of intracellular organelles called magnetosomes, which are membrane-enclosed magnetic iron minerals. One of the major obstacles to the study of microaerophilic MTB is their fastidiousness with regard to their growth, due to their extreme sensitivity to oxygen that is required for cell growth but also strongly inhibits magnetosome synthesis. In this thesis, a method for the incubation of a newly isolated marine MTB, Magne-tospira sp. (strain QH-2) in a bioreactor has been developed. The precise control of the growing conditions allowed us to determine the pO2 (oxygen partial pressure) range tolerated by the strain and to clarify its heterotrophic metabolism based on the concomitant consumption of succinate and histidine (amino acid that also serves as a nitrogen source). In another part, the expression of the genes involved in magnetosome synthesis based on RT-qPCR analysis re-vealed a tight regulation of the biomineralization process, depending on the availability of iron and oxygen concentration. Our findings highlight the existence of an indirect link between mag-netosome biosynthesis and the general iron metabolism in QH-2. Through various complemen-tary approaches, this work has expanded our knowledge of physiological features and magne-tosome synthesis in a new microaerophilic magnetotactic strain. The development of a new cul-ture device has increased the growth rate of QH-2 by a factor of five compared to the traditional incubation using flasks. In the future, this tool could also be used to grow other microorganisms that have specific low but constant O2-requirements, and should facilitate the isolation and the development of new microaerophilic microbial models.
Keywords : Magnetospira sp. QH-2, Magnetosome, Oxygen, Cellular Physiology, Iron, Gene Expression.