Modification de la composition en molécules pharmaceutiques (furocoumarines) de la Rue officinale (Ruta graveolens) par transformation génétique

Genetic transformation of Ruta graveolens L. And modification of the furocoumarin pathway

• Auteur / Autrice : Karine Lièvre
• Direction : Frédéric Bourgaud, Eric Gontier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences agronomiques
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génie génétique

Rue fétide

Biotechnologie

Psoralènes

Résumé

Les furocoumarines sont des métabolites secondaires végétaux utilisés dans le traitement de cancers. La Rue officinale (Ruta graveolens L. ) produit en grandes quantités ces molécules dont les synthèses chimiques sont onéreuses. Nous avons décidé d'approfondir nos connaissances sur la voie de biosynthèse des furocoumarines, afin, à terme de pouvoir en améliorer la production (démarche de type génie métabolique). Nous avons mis au point le premier protocole de transformation génétique de la Rue officinale (Ruta graveolens L. ) par Agrobacterium tumefaciens. Nous l'avons optimisé afin de le rendre le plus simple et le plus efficace possible. Le taux de transformation obtenu est de près de 10 %. Les transformants T0 peuvent être cultivés en sol 4 mois après la transformation génétique. Les méthodes de caractérisation moléculaire des transformants ont été mis au point. Nous avons utilisé ce protocole de transformation génétique pour améliorer nos connaissances sur la voie de biosynthèse des furocoumarines. L'introduction du gène CYP73A32 de la cinnamate-4-hydroxylase chez Ruta graveolens L. A permis une modification qualitative de la synthèse des furocoumarines. Les transformants ont une diminution de leur teneur en psoralène au profit de ses dérivés méthoxylés (bergaptène et xanthotoxine). Un transformant, nommé K38, présente une altération dans son développement (nain, très ramifié) et a un profil en furocoumarines modifié quantitativement et qualitativement (teneur 75 fois plus faible et rapport bergaptène/xanthotoxine 3 fois supérieurs à ceux des autres plantes). Ce travail démontre qu'il est possible de modifier la synthèse des furocoumarines chez Ruta graveolens L. Par des outils de transformation génétique.

Furocoumarins are plant secondary metabolites that are used in cancer treatrnent. Ruta graveolens L. Produces high amount of these molecules, whose chemical synthesis are very expansive. We decided to deepen our knowledge on the furocoumarins biosynthesis pathway and to try to improve their synthesis (metabolic engineering approach). We established the first Agrobacterium-mediated transformation protocol of Ruta graveolens L. Optimisation allowed us to settle an efficient method. The transformation rate is about 10 %. T0 transformants can be soil- grown 4 months after genetic transformation. Molecular tools have been developped in order to control the genetic transformation. We used this transformation method to improve our knowledge on furocoumarins biosynthesis. Introduction of CYP73A32, encoding cinnamate-4-hydroxylase in Ruta graveolens L. Results in a qualitive modification of furocoumarins biosynthesis. The transformants have a lower amount of psoralen and higher ones for bergapten and xanthotoxin. One transformant, named K38, displays a particular phenotype (dwarf, very branched), and its furocoumarin profile is quantita. -ely and qualitatively modified (75 folds lower, and a ratio bergapten/xanthotoxin 3 folds higher than those in other plants). This work demonstrates that it is possible to modify the synthesis of furocoumarins.