Physiological and biochemical responses to a phosphorus or nitrogen limitation on the metabolic reorientation of polar lipids in different marine microalgal species.

Betaine lipids (BL) are P-free polar lipids, conversely to phospholipids (PL). The metabolic reorientation induced by phosphorus (P) limitation in microalgae producing BL (Tisochrysis lutea and Diacronema lutheri, Haptophyta) or producing low levels of BL (Phaeodactylum tricornutum, Bacillariophyta) was compared to that induced by nitrogen (N) limitation. The carbon destiny and flow in different biosynthetic pathways were studied with a multidisciplinary approach. P or N limitation differently affected carbon metabolism according to microalgal species. P limitation highly decreased photosynthetic activity and respiration of P. tricornutum and T. lutea. Consequently, carbon accumulation was higher than under N limitation in these two species. Both limitations stimulated the synthesis of neutral lipids and / or carbohydrates. Replacement of PL by BL was observed in P. tricornutum under P limitation. This result is in agreement with a transcription increase of the gene encoding BL synthase. On the other hand, this limitation did not modify BL contents in reference with carbon in T. lutea or D. lutheri. Fatty acid composition of the different lipid classes was modified according to the microalgal species and the limiting nutrient. Particular attention was paid to the fatty acids of the omega-3 series, notably eicosapentaenoic acid (EPA, 20:5 ù3) and docosahexaenoic acid (DHA, 22:6 ù3), the proportions of which vary according to the limiting element, species and lipid class. The increase in the production of neutral lipids and / or polar lipids, especially betaine lipids, rich in DHA and / or EPA induced by nutritive stress suggests a valorization of these molecules of interest in various areas including nutrition and health.Les betaine lipides (BL) sont des lipides polaires qui se distinguent des phospholipides (PL) par lfabsence de phosphore (P). La reorientation metabolique induite par une limitation en P chez des microalgues produisant des BL (Tisochrysis lutea et Diacronema lutheri, Haptophytes) ou en produisant peu (Phaeodactylum tricornutum, Bacillariophyte) a ete comparee a celle induite par une limitation en azote (N). Le devenir et le flux de carbone dans differentes voies de biosynthese ont ete etudies par une approche pluridisciplinaire. La limitation nutritive en P ou en N affecte differemment le metabolisme du carbone selon les especes microalgales. La limitation en P reduit fortement lfactivite photosynthetique et la respiration chez P. tricornutum et T. lutea. Par consequent, lfaccumulation de carbone est plus elevee que sous limitation en N chez ces deux especes. Les deux limitations stimulent en particulier la synthese des lipides neutres et / ou des glucides. Le remplacement des PL par les BL a ete observe chez P. tricornutum en condition de limitation en P. Ce resultat est en accord avec une augmentation de la transcription du gene codant la betaine lipide synthase. En revanche, cette limitation ne modifie pas les teneurs en BL rapportees au carbone chez T. lutea et D. lutheri. La composition en acides gras des differentes classes lipidiques est modifiee selon lfespece microalgale et lfelement nutritif limitant. Une attention particuliere a ete portee aux acides gras de la serie omega-3, notamment lfacide eicosapentaenoique (EPA, 20:5 ƒÖ3) et lfacide docosahexaenoique (DHA, 22:6 ƒÖ3) dont les proportions varient en fonction de lfelement limitant, de lfespece et de la classe lipidique. Lfaugmentation de la production des lipides neutres et / ou des lipides polaires, notamment des betaine lipides, riches en DHA et/ou EPA induite par un stress nutritif laisse envisager une valorisation de ces molecules dfinteret dans differents domaines dont la nutrition et la sante