Analyse fonctionnelle de cytochromes P450 de la famille CYP94 et des amidohydrolases IAR3 et ILL6 dans le catabolisme hormonal des jasmonates chez Arabidopsis thaliana

Functional analysis of cytochromes P450 from the CYP94 family and the IAR3 and ILL6 amido-hydrolases in the jasmonate hormonal catabolism in Arabidopsis thaliana

• Auteur / Autrice : Émilie Widemann
• Direction : Franck Pinot, Thierry Heitz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 10/09/2014
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de biologie moléculaire des plantes (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Bilal Camara
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bettina Hause
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alain Hehn, Jean-Jacques Bessoule

Mots clés

Mots clés contrôlés

Arabidopsis thaliana

Plantes -- Lésions et blessures

Plantes -- Hormones

Plantes -- Régulateurs de croissance

Plantes -- Métabolisme

Mots clés libres

Métabolisme des jasmonates

CYP94s

Amido-hydrolases

Arabidopsis thaliana

Blessure

Botrytis cinerea

Fleur

Jasmonates metabolism

CYP94s

Amido-hydrolases

Arabidopsis thaliana

Wounding

Botrytis cinerea

Flower

Résumé

Les jasmonates jouent des rôles essentiels en réponse aux stress environnementaux et dans le développement des plantes. Jasmonoyl-isoleucine (JA-Ile), la forme hormonale active, est sous un contrôle métabolique strict. Nos études biochimiques, génétiques et métaboliques ont montré que l’inactivation de JA-Ile est contrôlée par 2 voies, l’une oxydative par les cytochromes P450 CYP94 et l’autre hydrolytique par les amido-hydrolases IAR3 et ILL6. Ces enzymes définissent une grille métabolique vers de nombreux jasmonates. Ces conversions constituent un mécanisme général contrôlant le turnover de JA-Ile et les réponses induites, opèrant après blessure, infection par le champignon Botrytis cinerea ou le développement floral. En outre, les CYP94s oxydent le conjugué Jasmonoyl-Phenylalanine (JA-Phe) accumulé dans les feuilles blessées. Les CYP94s catalysent la carboxylation de JA-Ile et de JA-Phe via un intermédiaire aldéhyde, le JA-Ile-aldéhyde étant accumulé in vivo. Ces travaux élucident un nouveau catabolisme hormonal de plantes et son impact sur un réseau métabolique dynamique et complexe par l’action concertée de deux familles d’enzymes.

Jasmonates are plant molecules playing essential roles in response to environmental stresses and in plant development. Jasmonoyl-Isoleucine (JA-Ile) is an active hormonal form of jasmonates so it is crucial for the plant to control its levels. Biochemical, genetic and metabolic studies showed that JA-Ile inactivation after wounding is controlled by two pathways, based on oxidations by cytochromes P450 of the CYP94 family and on cleavage by the amido-hydrolases IAR3 and ILL6. These enzymes also define a pathway for tuberonic acid (12OH-JA) production from JA. CYP94-catalyzed oxidations seem to be a general mechanism to control JA-Ile hormone turnover, jasmonate signaling and responses as it also occurs upon infection by the fungus Botrytis cinerea and in floral development. CYP94s oxidize also the Jasmonoyl-Phenylalanine (JA-Phe) conjugate accumulated in wounded leaves. CYP94s mediated JA-Ile and JA-Phe carboxylation includes an aldehyde intermediate, that of JA-Ile being accumulated in vivo.This work highlights the dynamic metabolism of jasmonate derivatives in a complex branched network involving the concerted action of two enzyme families.