The diatom plastid : energetic center and target of allelopathic interactions

One of the major forces that shape the dynamics and structure of phytoplankton communities is the direct inhibition of the metabolism of competitors thanks to the use of secondary metabolites. But our understanding of this phenomenon, called allelopathy, remains limited. Photosynthesis is an ideal probe to study allelopathic interactions between marine microalgae, simply because it is one of the main targets. We have validated a new approach allowing to dissect the photosynthetic activities of each microalgae within a mixture, allowing to reveal allelopathic interactions affecting photosynthesis. This thesis focuses on diatoms plastid which, beyond being the energetic center of the cell, also proves to be a specific target of the allelochemical compounds released by their competitors.This methodological approach made it possible to demonstrate the inhibition of the photosynthetic activity of the diatom T. pseudonana by allelochemical compounds released by the dinoflagellate A. carterae. This inhibition involves the dissipation of the electrochemical proton gradient across the thylakoids, probably by amphidinol-like molecules forming pores on biological membranes. We were also able to show two other allelopathic interactions targeting the plastid of diatoms: the role of alkyl-quinolones, released by bacteria, on the photosynthetic and respiratory electron transport chains of the diatom P. tricornutum, and the effects of the filtrate of the dinoflagellate A. minutum on the cytoplasmic and plastid membranes of the diatom C. muelleri.
Une des principales forces qui façonnent la dynamique et la structure des communautés phytoplanctoniques est l'inhibition directe du métabolisme des concurrents grâce à l'utilisation de métabolites secondaires. Mais notre compréhension de ce phénomène, appelé allélopathie, reste limitée. La photosynthèse est une sonde idéale pour étudier les interactions allélopathiques entre microalgues marines, car elle en est une des cibles principales. Nous avons validé une approche nouvelle, permettant de disséquer les activités photosynthétiques de chaque microalgue au sein d’un mélange, permettant de dévoiler des interactions allélopathiques ciblant la photosynthèse. Cette thèse se concentre sur le plaste des diatomées, qui, au-delà d’être le centre énergétique de la cellule, s’avèrent aussi être la cible des composés allélochimiques libérés par leurs compétiteurs. Cette approche méthodologique a permis de montrer l’inhibition de l’activité photosynthétique de la diatomée T. pseudonana par des composés allélochimiques libérés par le dinoflagellé A. carterae. Cette inhibition implique la dissipation du gradient électrochimique de proton généré à travers les thylacoïdes, probablement par des molécules de type amphidinols formant des pores sur les membranes biologiques. Au cours de deux collaborations, nous avons montré deux autres interactions allélopathiques ciblant le plaste des diatomées : le rôle des quinolones libérées par des bactéries, sur les chaînes de transport d’électron photosynthétique et respiratoire de la diatomée P. tricornutum, les effets du filtrat du dinoflagellé A. minutum sur les membranes cytoplasmiques et chloroplastiques de la diatomée C. muelleri.