Organisation cellulaire et subcellulaire de la voie de biosynthèse des alcaloïdes indoliques monoterpéniques de Catharantus roseus.

Cellular and subcellular organization of the monoterpene indole alkaloids biosynthetic pathway in Catharantus roseus

• Auteur / Autrice : Grégory Guirimand
• Direction : Benoît Saint-Pierre, Vincent Burlat, Vincent Courdavault
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Vie et de la Santé
• Date : Soutenance le 27/06/2011
• Etablissement(s) : Tours
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Santé, sciences, technologies (Tours ; ....-2012)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Biomolécules et biotechnologies végétales (Tours)
• Jury : Président / Présidente : Azeddine Driouich
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Johan Memelink
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Thomas Bach
• DOI : 10.70675/d91ab178z45cbz4d83z9a15z2054473a5eb2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Catharanthus roseus

Métabolisme

Alcaloïdes indoliques

Alcaloïdes de pervenches

Enzymes

Cellules végétales -- Compartimentation

Plantes -- Métabolites

Protéine fluorescente verte

Imagerie en biologie

Transport biologique

Emploi en thérapeutique

Biolistique

Mots clés libres

Alcaloïdes indoliques monoterpéniques

Imagerie GFP

BiFC

Monoterpene indole alkaloid

Terpenoid

MEP

Cellular and subcellular compartmentation

Biolistic

GFP Imaging

BiFC

Metabolic engineering

Résumé

Catharanthus roseus est une plante tropicale de la famille des Apocynacées d’intérêt thérapeutique en raison de sa capacité à synthétiser des alcaloïdes indoliques monoterpéniques (AIM) utilisés en chimiothérapie anticancéreuse. La teneur en AIM in planta est très faible notamment en raison d’une haute compartimentalisation cellulaire et subcellulaire de la voie de biosynthèse. Si la compartimentalisation cellulaire était bien caractérisée, très peu de données de localisation subcellulaire in situ étaient disponibles au début de cette thèse. Une connaissance fine de cette compartimentalisation est cependant nécessaire pour identifier les transports inter-compartiment de métabolites intermédiaires, limitant potentiellement le flux métabolique, afin d’améliorer ensuite le rendement de biosynthèse des AIM par ingénierie métabolique. Dans ce contexte nous avons réalisé une étude exhaustive de la localisation subcellulaire des enzymes de cette voie par imagerie GFP dans des cellules de C. roseus transformées par biolistique permettant d’établir un nouveau modèle intégré d’organisation cellulaire et subcellulaire de la biosynthèse des AIM.

Catharanthus roseus is a tropical plant from the Apocynaceae family with a great therapeutic value due to its ability to synthesize monoterpene indole alkaloids (MIA) used in cancer treatment. The yields of these molecules in planta are very low due to a very high level of compartmentation of the biosynthetic pathway at both cellular and subcellular levels. While the cellular compartmentation was widely characterized, very few in situ subcellular localization data were available at the beginning of this PhD. An accurate knowledge of this compartmentation is necessary to identify intermediate metabolites transport events from one compartment to another one, in order to increase the MIA biosynthesis yield by metabolic engineering approaches. In this context we have proceed to the exhaustive study of the subcellular localization of these enzymes by in vivo GFP imaging in C. roseus cells transformed by biolistic. Potential interprotein interactions of these enzymes have also been studied by BiFC. Altogether, our results enabled us to draw an integrated model of the cellular and subcellular organization of MIA biosynthesis in situ.