Analyse métabolomique de Isatis tinctoria L. Et de Datura innoxia Mill. : utilisation des réseaux de corrélation pour l'étude de la biosynthèse de molécules à usage pharmaceutique

par Thi Kieu Oanh Nguyen

Thèse de doctorat en Biotechnologie végétale

Sous la direction de Rébecca Dauwe et de Eric Gontier.

Soutenue en 2013

à Amiens , dans le cadre de École doctorale Sciences, technologie et santé (Amiens) , en partenariat avec Biologie des Plantes et Innovation (Amiens) (laboratoire) .


  • Résumé

    Datura innoxia Mill. Et Isatis tinctoria L. Sont deux plantes médicinales d'intérêt pharmaceutique. Chez D. Innoxia Mill. , notre étude métabolomique a porté sur les racines de plantes entières ayant subi ou non une co-culture préalable avec Agrobacterium rhizogenes. Nos analyses GC-MS et UPLC-MS ont permis l'identification de 50 alcaloïdes connus et 2 nouveaux. L'analyse des réseaux de corrélation entre métabolites a révélé des étapes contrôlant la vitesse dans la biosynthèse de l'hyoscyamine et de la scopolamine et des alcaloïdes dérivés. Des spécificités induites par la transformation génétique par A. Rhizogenes ont pu être mises en évidence. Chez I. Tinctoria L. , le métabolome foliaire polaire a été caractérisé par LC-MS haute résolution. En parallèle, des composés d'intérêt pharmaceutique - qui sont des artefacts apparaissant dans les feuilles au séchage - ont été quantifiés. En vue de clarifier quels sont les précurseurs biologiques de ces composés d'intérêt pharmaceutique, les composés polaires ont été identifiés par une nouvelle méthode d'analyse baptisée CSPP (candidate substrate product pairs). Elle s'appuie sur la recherche de paires de pics de temps de rétention différents dont la différence en masses correspond à une conversion biochimique attendue et dont l'abondance est corrélée. L'approche CSPP a ainsi permis: i) l'identification de molécules connues par ailleurs; ii) l'identification de molécules jamais décrites jusque là; iii) l'établissement de liens intermoléculaires en termes de biosynthèse. L'approche métabolomique utilisant l'analyse des corrélations a permis l'identification "haut débit" de composés naturels et prouve ici son intérêt pour le traitement de questions tant fondamentales qu'appliquées.

  • Titre traduit

    Metabolomic analysis of Isatis tinctoria L. And Datura innoxia Mill. : use of correlation networks for the study of phytopharmaceuticals biosynthesis


  • Résumé

    Datura innoxia Mill. And Isatis tinctoria L. Are two medicinal plants of current interest. Our metabolomic study of D. Innoxia Mill. , focused on the untransformed and Agrobacterium rhizogenes transformed roots of whole plants. 50 known and two new alkaloids were quantified and structurally identified using a combination of GC-MS and UPLC-MS. Correlation networks of the metabolites strongly suggested certain architectural aspects of the hyoscyamine-scopolamine biosynthesis pathways and identified rate limiting steps. Biosynthetic steps that were specifically up-regulated in the A. Rhizogenes transformed individuals were clearly revealed. The polar leaf metabolome of I. Tinctoria L. , was profiled using high resolution LC-MS. In parallel, pharmaceutically interesting compounds that appear as artefacts during drying of the leaves were quantified. To clarify what are the biological precursors of these pharmaceutically interesting compounds, we attempted to identify a high number of polar fresh leaf compounds using a new method called CSPP (candidate substrate product pair network). This approach is based on the detection of peak pairs having i) different retention times, ii) certain differences in exact mass corresponding to an expected biochemical conversion and iii) correlation of the abundances. The CSPP approach has enabled: i) identification of previously known molecules, ii) identification of molecules never described previously and, iii) the establishment of intermolecular links in terms biosynthesis. The metabolomics approach using correlation analysis allowed the "high-throughput" identification of natural compounds and demonstrated its interest in the treatment of both fundamental and applied questions.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (130 f.)
  • Annexes : Bibliogr. (207 réf.)

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  • Bibliothèque : Université de Picardie Jules Verne. Bibliothèque universitaire. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : T 51 2013-8
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