Recherches d'elements de la chaine de transduction controlant la phosphorylation de la phosphoenolpyruvate carboxylase (pepc) specifique de la voie photosynthetique cam

par NADIA BAKRIM

Thèse de doctorat en Sciences biologiques fondamentales et appliquées

Sous la direction de Jean Vidal.

Soutenue en 2001

à PARIS 11, ORSAY .

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  • Résumé

    La phosphoenolpyruvate carboxylase (pepc) des especes c 4 et cam joue un role-cle dans la fixation photosynthetique du co 2. La pepc photosynthetique est soumise, sur une serine n-terminale, a un processus de regulation par phosphorylation, pendant la nuit (pour les especes cam) et a la lumiere (pour les especes c 4), phosphorylation qui module son activite et sa sensibilite aux effecteurs allosteriques (malate). La kinase pepc-specifique (dont le clonage a ete recemment realise sur 2 especes cam), est independante du calcium et son activite controlee via des changements rapides de turn-over. Dans les especes cam, l'augmentation de synthese de pepck intervient durant le nuit, en reponse a un oscillateur circadien. Le modele hypothetique pour la regulation de la pepck des especes cam implique un controle metabolique (negatif) de l'expression du gene codant pour cette enzyme par le malate. Dans les especes c 4, ce controle ne semble pas exister, mais des resultats bases sur la pharmacologie de protoplastes de cellules de mesophylle ont montre le fonctionnement, sous la dependance de la lumiere, d'une chaine de transduction dont les composants ont ete identifies. Le but de ce travail etait de chercher si une cascade similaire fonctionnait dans les plantes cam. Le materiel vegetal utilise etait l'espece cam-facultative mesembryanthemum crystallinum, dont le comportement cam est induit par le stress salin. L'experimentation a utilise l'incorporation de substances pharmacologiques (choisies pour la specificite de leurs cibles), administrees soit par incubation de protoplastes de cellules de mesophylle, soit par flux transpiratoire dans des feuilles excisees. La determination de l'activite pepck a ete ensuite effectuee dans un milieu de phosphorylation reconstitue, apres extraction du materiel foliaire. La presence d'un melange adequat d'anti-proteases s'est revelee necessaire dans tous les milieux. Les extraits proteiques de feuilles prelevees au milieu de la nuit, ou bien les protoplastes qui en derivent, ont ete capables de phosphoryler la pepc, au contraire de ceux effectues a partir de feuilles prelevees au milieu du jour ou des protoplastes correspondants. L'administration des drogues pharmacologiques anterieurement utilisees dans le cas des protoplastes et des feuilles c 4, a permis de montrer que la regulation positive de l'activite de la pepck implique les elements de chaine suivants : 1) une activite pi-plc, produisant le messager secondaire insp3 2) l'ouverture des canaux calciques du tonoplaste (l'insp3 module, dans les plantes, les flux de calcium a partir de la vacuole via des canaux calciques tmb-8 dependants) 3) l'intervention d'une enzyme calcium-dependante (une proteine kinase ?) dont l'activite serait declenchee par l'augmentation du calcium cytosolique. Il est donc possible de conclure que les plantes cam et c 4 possedent une chaine de signalisation similaire permettant la regulation de l'activite pepc et le fonctionnement photosynthetique via une regulation positive de la pepc-kinase. Une alcalinisation du cytosol, etablie dans le cas des plantes c 4, comme etant l'element declenchant la cascade d'evenements ulterieurs, doit encore etre demontree dans notre materiel ; des preuves de son existence existent deja dans la litterature. L'ensemble des resultats est discute en reference au modele recent propose par nimmo (2000) et concernant le controle, via des metabolites et un oscillateur circadien, de l'activite pepck conduisant a la regulation jour/nuit de l'activite de la pepc et de la photosynthese de type cam.


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Informations

  • Détails : 56 p.
  • Annexes : 113 ref.

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
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