Intervention de la carnitine au cours du développement normal ou affecté chez Arabidopsis thaliana, en lien avec le métabolisme des lipides

par Phuong Jean Nguyen

Thèse de doctorat en Génie Enzymatique et Cellulaire

Sous la direction de Yolande Perrin.

Soutenue le 20-06-2014

à Compiègne , dans le cadre de École doctorale 71, Sciences pour l'ingénieur (Compiègne) , en partenariat avec Génie Enzymatique et Cellulaire / GEC (laboratoire) .


  • Résumé

    La modification des profils spécifiques en acides gras (AG) dans des huiles végétales peut servir à l’amélioration de leur qualité nutritionnelle, mais également à l’émergence d’une industrie biosourcée où les AG peuvent représenter une alternative aux ressources carbonées fossiles. Cependant des difficultés à modifier le profil en AG des huiles végétales, partagées par l’ensemble des équipes de recherche impliquées subsistent. Bien que la biosynthèse des AG est aujourd’hui bien caractérisée chez les plantes, des incertitudes persistent concernant les voies de transfert des AG du pool d’acyl-CoA vers les précurseurs lipidiques, et les formes de transport entre les différents compartiments impliqués dans les synthèses lipidiques. La carnitine est un acteur essentiel du trafic intracellulaire des AG chez l’animal et la levure. La présence avérée chez la plante d’acyl-Carnitines au côté de la carnitine libre, et la mise en évidence d’activités enzymatiques associées, prouvent également le lien entre la carnitine et le métabolisme des AG. Le travail de cette thèse a donc porté sur un approfondissement des connaissances sur le rôle de la carnitine dans le métabolisme lipidique chez Arabidopsis thaliana. A ce titre, nous avons pu montrer par LC-QQQ-MS/MS dans nos extraits végétaux, que l’oléoyl-, la palmitoyl- et la stéaroyl-Carnitine sont les espèces majoritaires et correspondent aux 3 AG (C18:1, C16:0 et C18:0) principalement synthétisés et exportés des plastes, pour alimenter la synthèse lipidique de la voie eucaryotique. De plus, une augmentation significative des teneurs en acyl-Carnitines a été mesurée dans des processus développementaux nécessitant une forte synthèse de glycérolipides, tels que le développement post-Germinatif (2 j post-Imbibition) ou lors de l’organogenèse racinaire, en concomitance avec le niveau d’expression des gènes marqueurs de la synthèse lipidique eucaryotique. D’autre part, la comparaison des teneurs en acyl-Carnitines et en carnitine estérifiée a révélée un résultat inédit montrant qu’une grande fraction de la carnitine est estérifiée à des AG inhabituels ou des acides organiques que nous cherchons actuellement à identifier par LC-QTOF-MS/MS. Ainsi, l’ensemble de nos résultats suggèrent que la carnitine pourrait être impliquée dans le trafic intracellulaire d’AG pour la synthèse de lipides eucaryotiques et de lipides particuliers et/ou dans la prise en charge d’acides organiques encore non identifiés dans les plantes.

  • Titre traduit

    Intervention of carnitine during normal and affected development of Arabidopsis thaliana, in connection with lipid metabolism


  • Résumé

    Specific modification of fatty acid profiles (FA) in vegetable oils can help to improve their nutritional quality but also to the development of a bio-Based industry where FA may represent an alternative to fossil fuel sources. However problems to modify the FA profile of vegetable oils still remain and are shared by all the teams involved. Although the biosynthesis of AG is now well characterized in plants, uncertainties remain about the tranfert of AG of acyl-CoA pool to lipid precursors and the forms of transport between different compartments involved in lipid synthesis. Carnitine plays an essential role in intracellular trafficking of FA in animals and yeast. The known presence of acyl-Carnitines in plant alongside the free carnitine, and measurement of associatied-Enzymatic activities also show the link between FA metabolism and carnitine. During this thesis we tried to improve our understanding of the role of carnitine in lipid metabolism in Arabidopsis thaliana. We have shown by LC-QQQ-MS / MS in our plant extracts that oleoyl-, palmitoyl- and stearoyl-Carnitine are the predominant species and correspond to the three main AG (C18:1, C16:0 and C18:0) synthesized and exported from the plastids to supply the lipid synthesis of the eukaryotic pathway. Moreover, a significant increase of the levels of acyl-Carnitines were measured in developmental processes requiring high glycerolipid synthesis, such as the post-Germinative growth (2 days post-Imbibition) during root organogenesis, concomitantly with the level of expression of the eukaryotic lipid synthesis marker genes. Furthermore, comparison of the levels of acyl-Carnitine and carnitine ester revealed an unpublished results showing that a large fraction of carnitine is esterified to unusual FA or organic acids that we are currently identifing by LC QTOF-MS/MS. Thus, all of our results suggest that carnitine could be involved in the intracellular traffic of FA for the synthesis of lipids and particular eukaryotic lipids and/or in the transport of yet unidentified organic acids in plants.


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