Topic description
Les microalgues marines constituent une ressource clé pour la bioéconomie bleue, avec des applications prometteuses en production de biomolécules d'intérêt (lipides, pigments, composés bioactifs), en bioremédiation et en capture du carbone. Cependant, l'amélioration rationnelle de leurs performances reste limitée par l'absence d'outils d'édition génomique efficaces, reproductibles et respectueux de l'intégrité cellulaire.
Ce projet de thèse vise à développer une plateforme innovante d'édition génomique durable pour les microalgues marines, fondée sur une approche interdisciplinaire combinant photoporation et chémobiologie. La photoporation repose sur l'utilisation d'impulsions lumineuses et de nanoparticules pour créer transitoirement des pores dans la membrane cellulaire, permettant l'introduction contrôlée de macromolécules (ADN, ARN, complexes d'édition). Couplée à des outils de chémobiologie permettant le marquage et le suivi sélectif des biomolécules introduites, cette approche offre un cadre non viral, peu invasif et potentiellement applicable à un large éventail d'espèces algales.
Les objectifs scientifiques sont triples. Premièrement, optimiser les paramètres physiques et chimiques de la photoporation pour maximiser l'efficacité de délivrance tout en minimisant la toxicité et le stress cellulaire. Deuxièmement, développer des stratégies de vectorisation et de traçage moléculaire fondées sur la chimie click afin de suivre le devenir intracellulaire des outils d'édition et d'améliorer leur ciblage. Troisièmement, démontrer la faisabilité d'une édition génomique ciblée sur des gènes impliqués dans des voies métaboliques d'intérêt pour la production de biomolécules ou la tolérance aux contraintes environnementales.
Le projet s'inscrit à l'interface entre biologie cellulaire, biophysique, nanotechnologies et chimie bioorthogonale. Il mobilisera des outils de microscopie avancée, d'analyses moléculaires et de caractérisation fonctionnelle pour relier les paramètres de délivrance aux effets biologiques observés. Une attention particulière sera portée à la robustesse, à la reproductibilité et à la transférabilité des protocoles développés vers différentes espèces de microalgues.
À terme, cette plateforme pourrait lever un verrou technologique majeur dans l'ingénierie des microalgues marines et contribuer au développement de biotechnologies durables au service de la bioéconomie bleue, en facilitant la conception de souches optimisées pour la production de ressources renouvelables et la transition écologique.
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Marine microalgae represent a key resource for the blue bioeconomy, with promising applications in the production of high-value biomolecules (lipids, pigments, bioactive compounds), bioremediation, and carbon capture. However, the rational improvement of their performance remains limited by the lack of efficient, reproducible, and cell-friendly genome editing tools.
This PhD project aims to develop an innovative and sustainable genome editing platform for marine microalgae, based on an interdisciplinary approach combining photoporation and chemobiology. Photoporation relies on the use of light pulses and nanoparticles to transiently permeabilize the cell membrane, enabling the controlled delivery of macromolecules such as DNA, RNA, or genome editing complexes. Coupled with chemobiology tools that allow selective labeling and tracking of introduced biomolecules, this strategy provides a non-viral, minimally invasive framework that could be adapted to a broad range of algal species.
The project has three main scientific objectives. First, to optimize the physical and chemical parameters of photoporation in order to maximize delivery efficiency while minimizing toxicity and cellular stress. Second, to develop vectorization and molecular tracking strategies based on click chemistry, enabling the monitoring of the intracellular fate of genome editing tools and improving their targeting. Third, to demonstrate the feasibility of targeted genome editing of genes involved in metabolic pathways of interest for biomolecule production or tolerance to environmental stresses.
The project lies at the interface of cell biology, biophysics, nanotechnology, and bioorthogonal chemistry. It will involve advanced microscopy, molecular analyses, and functional characterization to link delivery parameters with biological outcomes. Particular attention will be paid to the robustness, reproducibility, and transferability of the developed protocols across different marine microalgae species.
In the long term, this platform could help unlock a major technological bottleneck in marine microalgae engineering and contribute to the development of sustainable biotechnologies for the blue bioeconomy, by enabling the design of optimized strains for renewable resource production and ecological transition.
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Début de la thèse : 01/10/
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Enseignement supérieur
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