Suivi isotopique par RMN et GC-MS de l'assimilation de l'azote chez les plantules de colza : Aspects de régulation de la nitrate réductase

par Nassima Houyou

Thèse de doctorat en Sciences. Biochimie métabolique

Sous la direction de Corinne Pau-Roblot et de Albrecht Roscher.

Soutenue en 2006

à Amiens .


  • Résumé

    Quand l'ammonium constitue la seule source d'azote disponible pour des plantules de colza (Brassica napus), l'activité de la nitrate réductase (NR) double dans les cotylédons et l’hypocotyle (Leleu, 2000) au lieu de baisser. Nous avons étudié les voies métaboliques concernées pour élucider cette régulation inhabituelle de la NR. Ainsi, une mise au point du suivi isotopique 15N de l’assimilation du l’azote par RMN in vivo, RMN in vitro et par GC-MS nous a permis d'étudier la réponse métabolique de la nitrate réductase des parties aériennes de colza en fonction du type de régime azoté employé, ammonium (NH4Cl) ou nitrate (KNO3), de la présence ou de l’absence de lumière ainsi que de l’utilisation d'inhibiteurs du cycle GS/GOGAT. Les résultats obtenus indiquent une stimulation des flux d’assimilation du 15NO3 - après une culture avec de l’ammonium par rapport à une culture avec du nitrate. Cette stimulation est liée à la glutamine synthétisée en grandes quantités en condition ammonium par le cycle GS/GOGAT. Des expériences d’inhibition de la GS par la MSX et de la GOGAT par l’azasérine ont révélé un effet du taux de glutamine intracellulaire sur l’activité de la NR in vivo ce qui est en accord avec les mesures in vitro dans les mêmes conditions physiologiques (Leleu, 2000). Finalement, l’effet activateur de la lumière sur l’assimilation du 15NO3 - a aussi été observé dans les deux conditions KNO3 et NH4Cl. Cette activation par la lumière d’un facteur 2 semble indépendante de celle de l’ammonium et donc de l’effet de la glutamine reflétant ainsi deux mécanismes différents de régulation de la NR.


  • Résumé

    In rapeseed (Brassica napus) seedlings, ammonium as the sole nitrogen source induces a twofold increase in nitrate reductase (NR) activity (NRA) in shoots comprising the cotyledons and hypocotyls (Leleu, 2000) instead of the usual decrease. We have studied the involved metabolic pathways to shed light on this unusual mechanism of NR regulation. Thus, the 15N isotope exploration of nitrogen assimilation pathways with in vivo NMR, in vitro NMR and GC-MS was optimised, and then used to study the metabolic response of NR in rapeseed shoots towards the kind of nitrogen source (ammonium NH4Cl or nitrate KNO3), the presence or the absence of light and the effect of GS/GOGAT inhibitors. Our results indicate a stimulation of 15NO3 - assimilation fluxes after exposure of rapeseed plantlets to ammonium as compared to nitrate exposure. This stimulation was found to be related to the synthesis of large quantities of glutamine by the GS/GOGAT cycle under ammonium exposure. Use of the GS inhibitor MSX and the GOGAT inhibitor azaserine revealed an effect of the glutamine level on the in vivo NR activity which is consistent with in vitro measurements under the same physiological conditions (Leleu, 2000). Finally, the twofold activation of the 15NO3 - assimilation flux by light was observed under both nitrate and ammonium conditions. This light activation seems to be independent from the ammonium activation and thus from the effect of glutamine indicating two separate mechanisms of NR regulation.

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  • Détails : 1 vol. (253 f.)
  • Annexes : Bibliogr. f. 210-228

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  • Cote : T 51 2006-61
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