Contrôle de la nutrition carbonée des cellules végétales hétérotrophes : analyse de la perception et du métabolisme des sucres-fonction des hexokinases

Control of carbonaceous nutrition in heterotrophic plant cell : analyse of the sugar perception and sugar metabolism-hexokinases fonction

• Auteur / Autrice : Sandra Cortes
• Direction : Claude Roby
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie structurale et fonctionnelle
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Résumé

Chez les plantes, les sucres sont les principaux substrats pour la respiration et la croissance. Ils ont également une fonction de signalisation en modulant l'expression de certains gènes. L'implication de l'hexokinase dans la signalisation par les sucres a été mise en évidence, notamment, par l'utilisation d'analogues du glucose métabolisés à des degrés divers. Nous avons utilisé cette approche métabolique en suivant les effets de différents substrats carbonés (3-0 méthylglucose, dihydroxyacétone et glycérol) d'une part sur la protéolyse et la régulation d'endoprotéases (RSIP) et d'autre part, sur la respiration, l'état énergétique et les profils métaboliques dans des pointes de racines de mai͏̈s et chez les cellules hétérotrophes d'Arabidopsis thaliana. Ces travaux montrent que, contrairement aux idées admises dans la littérature, le 3-OMG est phosphorylé en 3-OMG-6P par les hexokinases. Néanmoins, l'efficacité catalytique de l'hypothèse que l'intensité du signal sucre est corrélée au flux carbone à travers l'hexokinase. Les résultats obtenus avec l'utilisation du dihydroxyacétone et du glycérol montrent l'expression de la RSIP est régulée au niveau des hexokinases tandis que la protéolyse d'un matériel biologique nouveau, culture cellulaire hétértrophe d'Arabidopis thaliana, et la mise au point d'une méthodologie expérimentale pour mesurer des flux métaboliques.

In plants, sugars constitute the main energy source for respiration and growth. By modifying gene expression, they are also involved in signalling pathways. The involvement of hexokinase in signalling by sugar was demonstrated by was of glucose analogues that were subsequently metabolised in the cell to different extents. We have used this metaboloc approach on both maize root tips and heterotroph cells of Arabidopsis and regulation of endoproteases (RSIP) and on cell respiration; its energy state and their metabolic profiles. These studies show that 3-O-methyglucose, contrary to prevailing opinion, is phosphorylated to 3-OMG-6P by the hexokinases. Nevertheless, the rate of catalysis of hexokinase is 100 00 less for 3-OMG than for glucose or mannose. To interpret these observations, we hypothesise that intensity of the sugar signal is related to the flux of carbon through the hexokinase. The result obtained using dihydroxyacetone and glycerol show RSIP expression is regulated at the level of hexokinases, whereas proteolysis is regulated by the supply of carbon substrates to mitochondria. The last part of the manuscript describes the characterisation of a new biological material, heterotroph cell cultures of Arabidopsis thaliana together with the development of experimental procedures for measuring the rate of metabolic flux.