Production de terpènes fonctionnalisés par les cytochromes P450 de plantes recombinants

Production of functionalized terpenes by recombinant plant cytochromes P450

• Auteur / Autrice : Carole Gavira
• Direction : Danièle Reichhart
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 26/02/2013
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de biologie moléculaire des plantes (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Thomas Bach
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : René Feyereisen
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Frédéric Bourgaud, Alain Tissier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Recombinaison génétique

Mutation induite chez les plantes

biosynthèse

Terpènes

Cytochrome P450

Mots clés libres

Cytochrome P450

Terpènes

Bioconversion

Arômes

Parfums

Cytochrome P450

Terpenes

Bioconversion

Scent

Aroma

Résumé

Notre objectif était d’identifier des cytochromes P450 capables d’oxygéner des mono et sesquiterpènes, pour produire des molécules aux propriétés organoleptiques intéressantes labellisés « naturelles » par l’industrie des arômes et du parfum.Nous avons identifié 7 couples P450-substrat catalysant une conversion in vitro supérieure ≥ 45 % et/ou formant un produit attendu. Les quantités de produit obtenu par bioconversion dans la levure restent insuffisantes pour un procédé industriel. Les facteurs limitants ont été identifiés dans le cas du valencène comme : 1) la toxicité induite par les produits, 2) l’accumulation du β-nootkatol dans les membranes, 3) l’inhibition de l’enzyme par les produits réactionnels. Trois cytochromes P450 d’Arabidopsis thaliana impliqués dans le métabolisme indolique oxydent activement le limonène. Ils s’expriment dans les inflorescences et constituent le premier exemple de P450s suceptibles de participer à deux voies métaboliques indépendantes chez les plantes.

Our aim was to identify cytochromes P450 catalyzing hydroxylation of mono-and sesquiterpenes to produce functionalized "natural" compounds with interesting organoleptic properties for the flavor and fragrance industry. We identified 7 P450-substrate pairs showing . 45 % in vitro conversion and/or forming an expected product. The amounts of products resulting from yeast bioconversion were however too low for implementation of an industrial process. Factors limiting the nootkatone production from the P450-dependent bioconversion of valencene were identified : 1) toxicity for yeast of the ƒÀ-nootkatol and nootkatone products, 2) ƒÀ-nootkatol accumulation in endomembranes, 3) products inhibition of valencene hydroxylation. Three previously characterized P450s from Arabidopsis thaliana in indolic metabolism were shown to actively oxidize limonene. They are expressed in inflorescences and may provide the first demonstrated case of multifunctional P450s involved in independent plant pathways.