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In-cell quantitative structural imaging of phytoplankton using 3D electron microscopy
Clarisse Uwizeye
1, 2
Johan Decelle
2
Pierre-Henri Jouneau
3
Benoit Gallet
4
Jean-Baptiste Keck
5
Christine Moriscot
4, 6
Fabien Chevalier
2
Nicole Schieber
7
Rachel Templin
7
Gilles Curien
2
Yannick Schwab
7
Guy Schoehn
4
Samuel Zeeman
8
Denis Falconet
1
Giovanni Finazzi
2
Clarisse Uwizeye 1, 2
Author
Johan Decelle 2
Author
Pierre-Henri Jouneau 3
Author IdHAL : phjouneau ORCID : https://orcid.org/0000-0003-0350-4901
Benoit Gallet 4
Author
Jean-Baptiste Keck 5
Author
Christine Moriscot 4, 6
Author
Fabien Chevalier 2
Author
Nicole Schieber 7
Author
Rachel Templin 7
Author
Gilles Curien 2
Author
Yannick Schwab 7
Author
Guy Schoehn 4
Author IdHAL : guy-schoehn ORCID : https://orcid.org/0000-0002-1459-3201
Samuel Zeeman 8
Author
Denis Falconet 1
Author
Giovanni Finazzi 2
Author IdHAL : giovanni-finazzi ORCID : https://orcid.org/0000-0003-0597-7075
1
LIPID (17 avenue des Martyrs 38054 Grenoble
cedex 9 - France)
- LPCV - Physiologie cellulaire et végétale (Institut de Biosciences et de Biotechnologie de Grenoble - CEA-Grenoble -
17 avenue des Martyrs
38054 Grenoble cedex 9
France - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR5168 (France)
- UGA - Université Grenoble Alpes (Adresse CS 40700 - 38058 Grenoble cedex - France)
- IRIG - Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble : DRF/IRIG/DBSCI (France)
- DRF (CEA) - Direction de Recherche Fondamentale (CEA) : DRF/IRIG (Direction de Recherche Fondamentale
Fundamental Research Division
CEA Saclay
91191 Gif-sur-Yvette
- France)
- CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (Centre de Saclay Centre de Grenoble Centre de Cadarache etc - France)
- DRF (CEA) - Direction de Recherche Fondamentale (CEA) : DRF/IRIG (Direction de Recherche Fondamentale
Fundamental Research Division
CEA Saclay
91191 Gif-sur-Yvette
- France)
- INRAE - Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement : UMR1417 (France)
2
Photosynthesis - Light Photosynthesis & Metabolism (17 avenue des Martyrs
38054 Grenoble cedex 9 - France)
- LPCV - Physiologie cellulaire et végétale (Institut de Biosciences et de Biotechnologie de Grenoble - CEA-Grenoble -
17 avenue des Martyrs
38054 Grenoble cedex 9
France - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR5168 (France)
- UGA - Université Grenoble Alpes (Adresse CS 40700 - 38058 Grenoble cedex - France)
- IRIG - Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble : DRF/IRIG/DBSCI (France)
- DRF (CEA) - Direction de Recherche Fondamentale (CEA) : DRF/IRIG (Direction de Recherche Fondamentale
Fundamental Research Division
CEA Saclay
91191 Gif-sur-Yvette
- France)
- CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (Centre de Saclay Centre de Grenoble Centre de Cadarache etc - France)
- DRF (CEA) - Direction de Recherche Fondamentale (CEA) : DRF/IRIG (Direction de Recherche Fondamentale
Fundamental Research Division
CEA Saclay
91191 Gif-sur-Yvette
- France)
- INRAE - Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement : UMR1417 (France)
3
MEM - Modélisation et Exploration des Matériaux (CEA
17 rue des Martyrs
F-38054 Grenoble Cedex 9 - France)
- UGA - Université Grenoble Alpes (Adresse CS 40700 - 38058 Grenoble cedex - France)
- IRIG - Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble : DRF/IRIG/DEPHY (France)
- DRF (CEA) - Direction de Recherche Fondamentale (CEA) : DRF/IRIG (Direction de Recherche Fondamentale
Fundamental Research Division
CEA Saclay
91191 Gif-sur-Yvette
- France)
- CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (Centre de Saclay Centre de Grenoble Centre de Cadarache etc - France)
- DRF (CEA) - Direction de Recherche Fondamentale (CEA) : DRF/IRIG (Direction de Recherche Fondamentale
Fundamental Research Division
CEA Saclay
91191 Gif-sur-Yvette
- France)
4
IBS - UMR 5075 - Institut de biologie structurale (Institut de Biologie Structurale, 71 avenue des martyrs, CS 10090, 38044 Grenoble Cedex 9 - France)
- UGA - Université Grenoble Alpes (Adresse CS 40700 - 38058 Grenoble cedex - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR5075 (France)
- IRIG - Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble : DRF/IRIG/DBSC (France)
- DRF (CEA) - Direction de Recherche Fondamentale (CEA) : DRF/IRIG (Direction de Recherche Fondamentale
Fundamental Research Division
CEA Saclay
91191 Gif-sur-Yvette
- France)
- CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (Centre de Saclay Centre de Grenoble Centre de Cadarache etc - France)
- DRF (CEA) - Direction de Recherche Fondamentale (CEA) : DRF/IRIG (Direction de Recherche Fondamentale
Fundamental Research Division
CEA Saclay
91191 Gif-sur-Yvette
- France)
5
CVGI - Calcul des Variations, Géométrie, Image (France)
- LJK - Laboratoire Jean Kuntzmann (Bâtiment IMAG, CS 40700, F-38058 Grenoble Cedex 9 - France)
- Inria - Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Domaine de Voluceau Rocquencourt - BP 105 78153 Le Chesnay Cedex - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR 5224 (France)
- UGA - Université Grenoble Alpes (Adresse CS 40700 - 38058 Grenoble cedex - France)
- Grenoble INP - Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (46 avenue Félix Viallet 38031 Grenoble Cedex 1 - France)
- UGA - Université Grenoble Alpes (Adresse CS 40700 - 38058 Grenoble cedex - France)
6
ISBG - UMS 3518 - Integrated Structural Biology Grenoble (Integrated Structural Biology Grenoble (ISBG) - 71 avenue des Martyrs, CS 90181 - 38042 Grenoble Cedex 9, France - France)
- UGA - Université Grenoble Alpes (Adresse CS 40700 - 38058 Grenoble cedex - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UAR3518 / UMS3518 (France)
- EMBL - European Molecular Biology Laboratory [Grenoble] (71 avenue des Martyrs CS 90181 38042 Grenoble Cedex 9 - France)
- CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives : DRF (Centre de Saclay Centre de Grenoble Centre de Cadarache etc - France)
7
EMBL - European Molecular Biology Laboratory (Hamburg
Heidelberg - Germany)
8
D-BIOL - Department of Biology [ETH Zürich] (Wolfgang-Pauli-Str. 27, 8093 Zürich - Switzerland)
- ETH Zürich - Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology in Zürich [Zürich] (Hauptgebäude, Rämistrasse 101, 8092 Zürich - Switzerland)
Abstract : Phytoplankton is a minor fraction of the global biomass playing a major role in primary production and climate. Despite improved understanding of phytoplankton diversity and genomics, we lack nanoscale subcellular imaging approaches to understand their physiology and cell biology. Here, we present a complete Focused Ion Beam - Scanning Electron Microscopy (FIB-SEM) workflow (from sample preparation to image processing) to generate nanometric 3D phytoplankton models. Tomograms of entire cells, representatives of six ecologically-successful phytoplankton unicellular eukaryotes, were used for quantitative morphometric analysis. Besides lineage-specific cellular architectures, we observed common features related to cellular energy management: i) conserved cell-volume fractions occupied by the different organelles; ii) consistent plastid-mitochondria interactions, iii) constant volumetric ratios in these energy-producing organelles. We revealed detailed subcellular features related to chromatin organization and to biomineralization. Overall, this approach opens new perspectives to study phytoplankton acclimation responses to abiotic and biotic factors at a relevant biological scale.
Document type :
Preprints, Working Papers, ...
Complete list of metadata
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-03028180
Contributor : Jacqueline Martin-Laffon <>
Submitted on : Friday, November 27, 2020 - 2:41:33 PM
Last modification on : Monday, March 29, 2021 - 2:43:04 PM
Long-term archiving on: : Sunday, February 28, 2021 - 7:41:31 PM
Contributor : Jacqueline Martin-Laffon <>
Submitted on : Friday, November 27, 2020 - 2:41:33 PM
Last modification on : Monday, March 29, 2021 - 2:43:04 PM
Long-term archiving on: : Sunday, February 28, 2021 - 7:41:31 PM
File
Uwizeye.full.pdf
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Distributed under a Creative Commons Attribution - NonCommercial - NoDerivatives 4.0 International License
Identifiers
- HAL Id : hal-03028180, version 1
- DOI : 10.1101/2020.05.19.104166
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Citation
Clarisse Uwizeye, Johan Decelle, Pierre-Henri Jouneau, Benoit Gallet, Jean-Baptiste Keck, et al.. In-cell quantitative structural imaging of phytoplankton using 3D electron microscopy. 2020. ⟨hal-03028180⟩
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