Biosynthèse compartimentée des terpénoïdes chez les plantes: régulation et inhibition – TERPENE

Identification et caractérisation d'éléments de régulation impliqués dans la compartimentation de la biosynthèse des terpènoïdes : une affaire de plantes - - Les isoprénoïdes représentent une catégorie de produits naturels très vaste et très diversifiée. On y trouve les stérols, des composants indispensables à l'architecture des membranes, les dérivés oxydés de ces derniers que sont les hormones stéroïdes, on y trouve encore les caroténoïdes, des pigments associés à la machinerie photosynthétique, ainsi que de nombreux produits qualifiés de métabolites secondaires. Parmi ceux-ci des produits comme le taxol ou l'artémisine, ou encore une série de vitamines présentent un intérêt pharmacologique et industriel. A l'énorme diversité des structures et des fonctions des isoprénoïdes (ou terpénoïdes) que l'on trouve chez tout être vivant est associé une très grande unité des schémas biosynthétiques. En effet, chacun des 35 000 terpénoïdes décrits à ce jour est synthétisé à partir d'un précurseur commun, une molécule à cinq atomes de carbone qui est l'isopentényl diphosphate (IPP). Cet IPP dérive de l'acétyl-coenzyme A via l'acide mévalonique chez les animaux et les champignons : c'est la voie du mévalonate (MVA). Il existe une alternative à cette voie de biosynthèse de l'IPP : c'est la voie du méthylérythritol phosphate (MEP), propre aux eubactéries et aux algues. Les plantes représentent un sujet d'étude particulièrement passionnant puisqu'elles synthétisent les terpénoïdes à partir d'IPP produit selon la voie du MVA (dans le cytosol : les stérols par exemple) et à partir d'IPP produit selon la voie du MEP (dans les chloroplastes : les caroténoïdes par exemple). Cette compartimentation de la biosynthèse des terpènoïdes est cependant perméable aux échanges de précurseurs métaboliques. En effet, on sait maintenant qu'il peut y avoir échange de prényl diphosphates entre compartiments cellulaires dans des conditions physiologiques particulières: par exemple, la cellule végétale peut produire la totalité de ses stérols à partir de précurseurs plastidiaux, - - Le but de ce projet est d'étudier la régulation des échanges métaboliques sur la base d'une approche comparative entre deux systèmes végétaux : la plante entière, et des cellules végétales en suspension. Nous disposons en effet d'un mutant d'Arabidopsis thaliana présentant une composition altérée des terpénoïdes plastidiaux et cytosoliques, de suspensions de cellules de tabac dans lesquelles on peut moduler cette même composition par une approche pharmacologique. Notre effort de recherche visera principalement à : (i) déterminer l'origine biosynthétique des terpènoïdes en présence grâce leur signature isotopique 13C/12C donnée par l'analyse en chromatographie gazeuse / combustion / spectrométrie de masse isotopique ; (ii) déterminer la nature exacte des prényl diphosphates échangés entre les compartiments cytosolique et plastidial ; (iii) identifier et caractériser des protéines interagissant avec des précurseurs marqués dans le cadre d'une analyse du protéome et du transcriptome. A terme, le projet TERPENE doit contribuer à identifier des éléments régulateurs du métabolisme des isoprénoïdes. - -