Analyse systématique des bascules métaboliques chez les levures d'intérêt industriel (application aux bascules du métabolisme lipidique chez Yarrowia lipolytica)

L objectif de notre travail était d étudier les bascules métaboliques chez Yarrowia li-polytica d un métabolisme purement oxydatif vers l accumulation de lipides puis à l excretion d acide citrique.Le développement d un procédé D-stat et d un mode de conduite fed-batch nous a permis, dans un premier temps, de quantifier les ratios N/C caractéristiques pour chacune des bascules étudiées. Nos résultats montrent que les ratios rN/rC critiques aux bascules métaboliques sont de 0,085 molN.Cmol-1 et de 0,018-0,022 molN.Cmol-1 pour l accumulation de lipides et production de citrate, respectivement.L analyse systémique des cultures réalisées nous a permis de mettre en évidence des mécanismes de co-régulation de certaines enzymes du métabolisme lipidique ainsi qu une prépondérance de mécanismes post-transcriptionnels dans l établissement des bascules étudiées.Enfin, l utilisation de souches génétiquement modifiées au niveau de l ATP citrate lyase, la malate déshydrogénase et de la glycérol-3-phosphate déshydogénase a permis d évaluer l impact de ces enzymes sur le métabolisme lipidiqueThis thesis aimed at studying the metabolic shifts in Yarrowia lipolytica from the pure oxidative metabolism to lipid accumulation and citric acid excretion.The development of a D-stat culture and of a monitoring fed-batch strategy allowed us to determine the N/C ratio characteristic for each of metabolic shifts. rN/rC ratio were determined equal to 0,085 molN.Cmol-1 and 0,018-0,022 molN.Cmol-1 for the lipid accumu-lation and the citric acid production, respectively.Systemic analysis of the cultivations showed coregulation phenomena among some enzymes of the lipidic metabolism and post-transcriptional modifications in the onset of the metabolic shifts.Finally, the impact of enzymes (ATP citrate lyase, malate dehydrogenase and gly-cérol-3-phosphate dehydrogenase) on the lipidic metabolism was evaluated through systemic analysis of 3 genetically modified strainsTOULOUSE-INSA-Bib. electronique (315559905) / SudocSudocFranceF

Systematic analysis of the metabolic shifts in yeast of industrial interest

L’objectif de notre travail était d’étudier les bascules métaboliques chez Yarrowia li-polytica d’un métabolisme purement oxydatif vers l’accumulation de lipides puis à l’excretion d’acide citrique.Le développement d’un procédé D-stat et d’un mode de conduite fed-batch nous a permis, dans un premier temps, de quantifier les ratios N/C caractéristiques pour chacune des bascules étudiées. Nos résultats montrent que les ratios rN/rC critiques aux bascules métaboliques sont de 0,085 molN.Cmol-1 et de 0,018-0,022 molN.Cmol-1 pour l’accumulation de lipides et production de citrate, respectivement.L’analyse systémique des cultures réalisées nous a permis de mettre en évidence des mécanismes de co-régulation de certaines enzymes du métabolisme lipidique ainsi qu’une prépondérance de mécanismes post-transcriptionnels dans l’établissement des bascules étudiées.Enfin, l’utilisation de souches génétiquement modifiées au niveau de l’ATP citrate lyase, la malate déshydrogénase et de la glycérol-3-phosphate déshydogénase a permis d’évaluer l’impact de ces enzymes sur le métabolisme lipidiqueThis thesis aimed at studying the metabolic shifts in Yarrowia lipolytica from the pure oxidative metabolism to lipid accumulation and citric acid excretion.The development of a D-stat culture and of a monitoring fed-batch strategy allowed us to determine the N/C ratio characteristic for each of metabolic shifts. rN/rC ratio were determined equal to 0,085 molN.Cmol-1 and 0,018-0,022 molN.Cmol-1 for the lipid accumu-lation and the citric acid production, respectively.Systemic analysis of the cultivations showed coregulation phenomena among some enzymes of the lipidic metabolism and post-transcriptional modifications in the onset of the metabolic shifts.Finally, the impact of enzymes (ATP citrate lyase, malate dehydrogenase and gly-cérol-3-phosphate dehydrogenase) on the lipidic metabolism was evaluated through systemic analysis of 3 genetically modified strain

D-stat culture for studying the metabolic shifts from oxidativemetabolism to lipid accumulation and citric acid production inYarrowia lipolytica

International audienceLipid accumulation in oleaginous yeasts is triggered by nutrient imbalance in the culture medium between the carbon source in excess and the nitrogen source in limiting concentration. However Yarrowia lipolytica when cultivated on glucose as the sole carbon source, mainly produces citric acid upon nitrogen limitation over lipid accumulation (only 5-10% triacylglycerol). Therefore for developing bioprocess for the production of triacylglycerol from renewable carbon source as glucose it is of first importance to control this imbalance in order to avoid citric acid production during TAG accumulation. Using D-stat cultivation system, where the N/C was linearly decreased using a constant change rate we were able to identify the N/C ratio inducing TAG accumulation (0.085NmolCmol(-1)) and citric acid (0.021NmolCmol(-1)). We therefore demonstrated that it was possible to accumulate lipids without excretion citric acid as long as the N/C was within this indicated range. Moreover enzyme specific activities measurement during the D-stat indicated that ATP-citrate lyase, malic enzyme and acetyl-coA carboxylase were strongly induced at the onset of lipid accumulation and showed different patterns when citric acid was excreted. Our results give relevant information for future industrial bioprocess development concerning the production of lipids using renewable carbohydrate substrates as an alternative way to produce synthons for fuel or chemical industry. By controlling the N/C over the fermentation process on glucose Y. lipolytica can accumulate lipids without excreting citric acid