Forward genetics : a powerfull tool to decipher starch catabolism in Chlamydomonas reinhardtii

Alors que les études effectuées sur la biosynthèse de l’amidon ont permis,depuis une vingtaine d’années, une compréhension approfondie de ce mécanisme,les travaux sur la dégradation sont aujourd’hui assez peu développés et restreintsessentiellement au modèle de l’amidon transitoire chez Arabidopsis thaliana chez quiune approche de génétique inverse est mise en oeuvre. Dans ce contexte, nousavons entrepris une démarche complémentaire de génétique formelle chezChlamydomonas reinhardtii, organisme modèle permettant l’étude du métabolismede l’amidon transitoire et de réserve, dans le but d’identifier de nouvelles fonctionsnotamment impliquées dans la régulation du processus catabolique. L’applicationd’un crible à l’iode en deux étapes a permis l’isolement de 62 souchespotentiellement déficientes pour la dégradation de l’amidon parmi plus de 32000transformants. L’identification des gènes touchés a mis en évidence des fonctionsdéjà caractérisées chez le modèle Arabidopsis, telles que les protéines Mex, Bam1et Dpe2, confirmant ainsi la force du crible et validant la démarche entreprise. Lacaractérisation d’autres mutants nous permet d’envisager l’identification de nouvellesfonctions impliquées dans la dégradation de l’amidon ou dans la régulation de ceprocessus chez les végétaux. En parallèle, la caractérisation de la granulométrie desamidons produits par nos mutants augure également de la découverte de fonctionsimpliquées dans le déterminisme de la taille des grains d’amidon.Starch biosynthesis has been widely studied for more than twenty years andthe understanding of this process is now quite complete. Meanwhile, studies onstarch catabolism have mainly been restricted to one single organism, Arabidopsisthaliana, a plant model for transitory starch metabolism studies through reversegenetics. We then decided to apply a complementary forward genetics approach inthe unicellular microalga Chlamydomonas reinhardtii in order to decipher thecatabolism of both transitory and storage starches. Using random mutagenesis and atwo-step iodine screening, we were able to isolate 62 putative catabolic mutantsamong more than 32000 insertional transformants. The localization of the foreignDNA insertion sites allowed the identification of mutations for key catabolic activitiessuch as Mex, Bam1 and Dpe2, which were already described in Arabidopsis,revealing the strength of our phenotypic screening procedure. The preliminarycharacterizations performed on the other mutants defective for previouslyuncharacterized functions may define new functions affecting starch catabolism orregulation of this process in microalgae. . Some of these mutants are also harboringaltered size distributions of their starch granules and may represent a valuablematerial for understanding the mechanisms controlling the starch granule sizesdetermination in Chlamydomonas reinhardtii