Métabolisme des acides gras époxydés et ingénierie du biopolymère de cutine – BIOEPOXY

Les acides gras époxydés peuvent servir de synthons dans une grande variété de synthèses chimiques. Certains ont en outre des propriétés antifongiques. Leur biosynthèse reste cependant mal connue chez les plantes, ce qui limite leur production et leur utilisation. Le but de ce projet est d’identifier des enzymes du métabolisme des acides gras époxydés dans une plante modèle et d’utiliser ce savoir pour augmenter la production de ces composés dans la plante, particulièrement dans la cuticule de l’épiderme (couche complexe de lipides qui représente une barrière majeure aux attaques de pathogènes mais aussi aux pertes en eau). L’objectif est donc d’explorer la possibilité de produire des acides gras époxydés à la surface des parties aériennes des plantes afin d’augmenter leur résistance aux pathogènes sans perdre la fonction de barrière aux pertes en eau. Des résultats préliminaires des deux partenaires du projet ont permis d’identifier chez la plante modèle Arabidopsis thaliana un cytochrome de type P450 responsable de la synthèse d’acides gras époxydés constitutifs de la matrice polymérique de la cuticule (polymère de cutine). Afin d’identifier d’autres enzymes de la voie de biosynthèse de la cutine et de mieux comprendre la synthèse, le transfert entre membranes et la conversion des acides gras époxydés à l’intérieur des cellules, nous proposons de combiner deux approches: 1) l’identification d’autres gènes candidats pour le métabolisme des acides gras époxydés (transcriptomique de tissus riches en époxy) et l’isolement des mutants d’Arabidopsis (domaine de compétence du partenaire 1). 2) la caractérisation détaillée de l’activité de l’époxygénase exprimée dans la levure et l’influence des autres enzymes candidates de la voie sur cette activité P450 (domaine d’expertise du partenaire 2). Les informations provenant de ces deux approches seront utilisées pour sélectionner des protéines de la voie qui seront surexprimées dans Arabidopsis afin de produire des plantes transgéniques avec de grandes quantités d’acides gras époxydés dans la cuticule et qui seront testés pour leur résistance aux pathogènes et aux pertes en eau. Les résultats précédemment obtenus par les partenaires du projet montrent qu’il est possible d’introduire de nouveaux acides gras hydroxylés dans la cutine en utilisant un effet de synergie entre des enzymes de la voie (2007, PNAS 104:18339; 2009, PNAS 106:22008). Cette stratégie a donc de très bonnes chances de réussir aussi dans le cas des acides gras époxydés et mérite d’être explorée.