Rémanence de la protéine Bt dans le sol : détection et modification de la structure à l’état adsorbé. – RpBtsol

Près de 20% des plantes transgéniques cultivées commercialement synthétisent la toxine protéique Bt issue de la bactérie du sol Bacillus thurigiensis. Au vu du caractère récent et de l'extension rapide de ces cultures, les risques associés à la libération de ces toxines dans le sol sont encore très mal évalués. Les questions scientifiques posées par l'introduction rapide et massive de cette nouvelle génération de cultures attirent l'attention de nombreuses équipes. Le rôle du sol dans cette problématique est très important mais assez peu étudié. La protéine Bt est introduite dans le sol par exsudation racinaire, par renouvellement des racines, par la litière et l'enfouissement des résidus de culture. Comme pour d'autres protéines, on peut s'attendre à ce que la protéine Bt s'adsorbe fortement et en partie irréversiblement sur le sol, que cette adsorption soit dépendante du pH et accompagnée de modification de conformation et donc des propriétés biochimiques. L'adsorption limite la mobilité de la protéine, peut conférer une protection contre la biodégradation et donc augmenter sa durée de vie, et influe peut-être sur sa toxicité envers la flore du sol.
L'objectif de ce programme est d'évaluer le rôle du sol dans le devenir de cette toxine. La première étape essentielle sera de mettre au point des techniques fiables et quantitatives de détection de la protéine dans le sol, de préférence directement, sans extraction au préalable. La détection fiable et quantitative de la toxine présente un verrou important et actuellement incontournable de l'étude du devenir de cette protéine dans le sol. En effet, devant les difficultés pour quantifier la toxine présente dans le sol, de nombreux travaux sont basés sur des biotests, mais la question est posée sur l'exposition effective des cibles biologiques choisies. Par contre, les mesures faites sur des sols sont limitées par l'interférence de la matrice solide et le besoin d'extraire la protéine. En général, on constate une plus grande mobilité et plus longue rémanence de la toxine dans les sols sableux ou la fraction sableuse de sol. Ceci pourrait venir d'artefact expérimental, car la désorption de protéine adsorbée sur du quartz est plus facile que quand la protéine est préalablement adsorbée sur d'autres composés minéraux des sols, tel que les argiles. La deuxième étape est d'étudier les mécanismes qui déterminent l'adsorption, la désorption et la durée de vie de la toxine dans des sols de diverses compositions, y compris des sols simplifiés.
Le programme sera composé de 5 work-packages.
1. Production et purification de la toxine obtenue de source commerciale ou grâce aux collaborations
2. Détection de la toxine en présence de sol ou d'argile
Deux approches seront utilisées : (i) la détection immunologique in situ, sans extraction soit par FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer) soit en saturant la surface du solide au préalable avec une autre protéine pour éviter l'adsorption non spécifique des anticorps ; et (ii) extraction par diverses procédures suivie de détection par Western Blot ou chromatographie
3. Structure de la protéine à l'état adsorbé
Les changements de conformation des protéines après adsorption sur une surface minérale déterminent à la fois l'énergie d'interaction avec la surface, la facilité de désorption, son activité biologique et sa protection contre la dégradation. La structure peut être étudiée par des techniques de spectrométrie, comme l'infra-rouge à transformé de Fourrier et indirectement par résonance magnétique nucléaire.
4. Adsorption et désorption
Adsorption sur diverses surfaces constituantes des sols (argiles de référence, quartz, argiles avec revêtements organiques, argiles extraites de sol, sols) en fonction du pH, force ionique et concentration d'autres protéines qui entrent en compétition avec la toxine pour l'adsorption
5. Suivi de la cinétique de dégradation de la toxine adsorbée
Les facteurs biotiques et abiotiques qui déterminent la