Métabolisme azoté au cours de la germination et de la croissance post-germinative de Medicago truncatula : implications de la glutamate déshydrogenase dans la réponse au stress anoxique et à l'excès d'ammonium

par Gaëlle Glevarec

Thèse de doctorat en Biologie moléculaire et cellulaire végétale

Sous la direction de Anis Limami.

Soutenue en 2004

à Angers .


  • Résumé

    Le métabolisme azoté au cours de la germination et de la croissance post-germinative de la légumineuse modèle Medicago truncatula a été caractérisé, révélant un métabolisme très actif de l'ammonium et des acides aminés (biosynthèses de novo). Parmi les enzymes des métabolismes C et N étudiées au cours de ces phases de développement précoce, la glutamate déshydrogénase (GDH) a été retenue pour une étude plus approfondie. Nos résultats montrent que l'expression du gène codant pour la GDH est surtout localisée dans les tissus vasculaires (phloème) et la protéine présente la particularité d'être cytosolique alors qu'en général, cette enzyme est mitochondriale. Les mesures d'activité in vivo, par utilisation de l'isotope 15N, a révélé qu'en condition normale, la GDH a un rôle catabolique, constituant le principal fournisseur d'ammonium au cycle GS/GOGAT en l'absence d'assimilation primaire d'azote (réduction du nitrate). Un des résultats les plus originaux de notre travail est d'avoir montré que la GDH contribue à la réponse adaptative de plantules de Medicago truncatula au stress anoxique. En situation de manque d'oxygène, l'activité GDH bascule dans le sens de l'amination permettant alors l'oxydation du NADH et la régénération du NAD, vitale au maintien de la glycolyse et par conséquent, à la survie des plantes.


  • Résumé

    Nitrogen metabolism was characterized during germination and post-germinative growth in the model legume Medicago truncatula. The study revealed active ammonium and amino acid metabolism (de novo biosynthesis). Among enzymes of C and N metabolism studied during these early developmental stages, glutamate dehydrogenase (GDH) was further characterized. In situ hybridisation and immunocytochemical study using transmission electron microscopy showed that GDH gene expression was localized in vascular tissues (phloem) and the protein was cytosolic while GDH is generally mitochondrial. Measurements of in vivo activity by 15N labelling revealed that GDH plays a catabolic role, providing ammonium to GS/GOGAT cycle in the absence of primary nitrogen assimilation (nitrate reduction). The most striking result was the involvement of GDH in the adaptive response of Medicago truncatula seedlings to anoxic stress. Under low oxygen, GDH activity is oriented towards the amination of oxoglutarate allowing the oxidation of NADH and NAD regeneration. The regeneration of NAD from NADH is thought to be vital to plants submitted to anoxia stress because in the absence of NAD glycolysis ceases.

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  • Annexes : Bibliogr. f 40-46

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