Thèse Plateforme d'Édition Génomique Durable pour les Microalgues Marines Approche Interdisciplinaire Photoporation-Chémobiologie au Service de la Bioéconomie Bleue H/F - 59

Établissement : Université de Lille
École doctorale : Sciences de la Matière du Rayonnement et de l'Environnement
Laboratoire de recherche : Physique des Lasers, Atomes et Molécules
Direction de la thèse : Emmanuel COURTADE ORCID 0000000273961959
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-07-01T23:59:59

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.

Développement des biotechnologies marines, l'intérêt croissant pour les microalgues dans la bioéconomie bleue, les progrès récents en édition génomique, mais aussi les difficultés persistantes de délivrance de biomolécules et de modification génétique efficace chez les microalgues marines.

L'objectif est de développer une plateforme innovante et durable d'édition génomique pour les microalgues marines, en combinant des approches de photoporation et de chémobiologie, afin de lever les verrous actuels liés à la délivrance efficace et contrôlée de biomolécules dans ces organismes.

Plus spécifiquement, la thèse vise à :

Optimiser les paramètres de photoporation (conditions lumineuses, nanoparticules, milieu biologique) afin de maximiser l'efficacité de délivrance intracellulaire tout en minimisant la toxicité et le stress cellulaire.

Développer des outils de chémobiologie basés sur la chimie click pour marquer, suivre et caractériser le devenir intracellulaire des biomolécules introduites (acides nucléiques, complexes d'édition).

Établir des protocoles robustes et reproductibles de délivrance de systèmes d'édition génomique (par exemple CRISPR) dans différentes espèces de microalgues marines.

Démontrer la faisabilité d'une modification génétique ciblée de gènes impliqués dans des voies métaboliques d'intérêt pour la bioéconomie bleue (production de biomolécules, adaptation aux stress environnementaux).

Relier les paramètres physiques et chimiques de la délivrance aux réponses biologiques observées, afin de proposer des règles de conception pour une ingénierie génétique efficace et durable des microalgues.

La thèse reposera sur une approche interdisciplinaire combinant photoporation, chémobiologie et analyses biologiques. Des protocoles de photoporation seront développés et optimisés en ajustant les paramètres lumineux, les nanoparticules et les conditions du milieu afin d'assurer une délivrance efficace de biomolécules tout en préservant la viabilité cellulaire. Des outils de chimie click permettront de marquer et suivre les molécules introduites pour étudier leur internalisation et leur distribution intracellulaire. Les effets biologiques seront évalués par microscopie, analyses de viabilité et caractérisations moléculaires. Enfin, des systèmes d'édition génomique ciblée seront délivrés pour démontrer la faisabilité de modifications génétiques de gènes d'intérêt. Cette approche vise à établir une plateforme robuste et transférable d'édition génomique durable pour les microalgues marines.