Néo-fonctionnalisation des acyltransférases de la famille des BAHD : conséquences sur le métabolisme des acides hydroxycinnamiques des Astéracées
(Neofunctionalization of BAHD acyltransferases : consequences on hydroxycinnamic acids metabolism within the Asteraceae family)

URL d'accès : http://ori-nuxeo.univ-lille1.fr/nuxeo/site/esupver...

Auteur(s):  Delporte, Marianne
Date de soutenance : 15/12/2017
Éditeur(s) : Université Lille1 - Sciences et Technologies 

Langue : Français, Anglais
Directeur(s) de thèse :  Hilbert, Jean-Louis ; Gagneul, David
Laboratoire : Institut régional de recherche Charles Viollette
Ecole doctorale : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq)

Classification : Plantes. Botanique
Discipline : Ingénierie des fonctions biologiques
Mots-clés : Phénolamides
Chlorogénique, Acide -- Métabolisme
Acyltransférases
Chicorée sauvage -- Métabolisme
Astéracées -- Pollen -- Évolution

Résumé : Chaque étape marquante de l’évolution de la lignée verte, notamment la conquête du milieu terrestre, a été marquée par l’émergence de nouvelles voies métaboliques notamment au sein du métabolisme spécialisé via des évènements de duplication et de néo-fonctionnalisation de gènes. Ces mécanismes cruciaux constituent l’un des moteurs de l’évolution en permettant l’apparition de nouvelles molécules. Celles-ci, apparues de manière aléatoire, peuvent conférer un avantage évolutif pour l’organisme dans un environnement donné et leur métabolisme peut donc être maintenu sous la pression de sélection. Au-delà de l’intérêt pour la plante, de nombreux métabolites spécialisés présentent des propriétés nutritionnelles et thérapeutiques exceptionnelles. Le décryptage minutieux des voies de biosynthèse est un élément essentiel à la valorisation de ces composés. Une approche de génétique inverse a été conduite afin de caractériser le métabolisme des acides hydroxycinnamiques majoritaires accumulés chez la chicorée. La recherche de gènes candidats a permis l’identification de 7 séquences appartenant au sous-clade Vb de la superfamille des acyltransférases de type BAHD. Les caractérisations biochimiques et fonctionnelles de ces gènes ont démontré l’implication pressentie de 5 d’entre eux dans la synthèse d’acide cholorogénique et composés apparentés soulevant ainsi la question de la redondance fonctionnelle de ces gènes. Les 2 gènes suivants sont, quant à eux, à l’origine de l’émergence d’un nouveau type de phénolamide spécifique du manteau pollinique des Astéracées. La possible contribution de cette diversification métabolique dans le succès évolutif de cette famille est alors envisagée.


Résumé (anglais) : Each milestone in the evolution of the green lineage, notably terrestrialization, was supported by the emergence of new metabolic pathways, particularly within the specialized metabolism via gene duplication and neo-functionalization events. These crucial mechanisms, leading to the emergence of new molecules, are one of the driving forces of evolution. These randomly appeared molecules can confer an evolutionary advantage for the host organism in a given environment, and their metabolism can hence be maintained under selection pressure. Beyond the interest for the plant, many specialized metabolites have exceptional nutritional and therapeutic properties. However, careful decryption of their biosynthetic pathways is an essential element for the valorization of these compounds. A reverse genetic approach was conducted to characterize the metabolism of the major hydroxycinnamic acids accumulated in chicory. The search for candidate genes allowed the identification of 7 sequences belonging to the subclade Vb of the BAHD acyltransferases superfamily. The biochemical and functional characterizations of these genes demonstrated the expected involvement of 5 of them in the synthesis of cholorogenic acid and related compounds, raising the question of the functional redundancy of these genes. The two remaining genes were characterized as well, demonstrating their responsibility in the emergence of a new type of pollen coat phenolamide specific to the Asteraceae family. The contribution of this metabolic diversification in the successful evolutionary path of this plant family is then considered.


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