Variabilité du protéome des graines de colza en relation avec leur processus de sélection : analyse comparative de quatre lignées quasi isogéniques de colza à teneurs variables en acide érucique et glucosinolates

Brassica napus seed proteome variability in relation with their breeding process : comparative analysis of near-isogenic lines with different erucic acid and glucosinolates contents

• Auteur / Autrice : Vanessa Devouge
• Direction : Jacques Guéguen, Colette Larré
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire analyse protéomique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie biologie (Nantes....-2008)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'études et de recherches économiques (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Glucosinolates

Acide érucique

Protéomique

Brassica napus

Résumé

Le colza est une plante qui représente un intérêt économique important en France, tant sur le plan alimentaire qu’industriel. Afin d’éliminer deux composés toxiques de la graine de colza (l’acide érucique et les glucosinolates) en vue de son utilisation alimentaire, des schémas de rétrocroisements ont été mis en oeuvre et ont abouti à l’obtention de variétés dites « 00 » entraînant la modification d��une partie de la composition protéique de la graine de colza. En effet, celles-ci contiennent majoritairement des protéines de réserve : les globulines 12S (cruciférines) et les albumines 2S (napines) dont la teneur relative (rapport 12S/2S) a été modifiée par le processus de sélection. La diminution du taux de glucosinolates a été réalisée au détriment de la teneur en napines, qui pourtant présentent la composition en acides aminés la plus intéressante sur le plan nutritionnel. L’analyse que nous avons menée a eu pour objectif principal d’étudier plus en détail l’impact de la sélection sur le protéome de la graine de colza. Pour cela, quatre lignées quasi-isogéniques de colza, reflétant le schéma de sélection a été choisie afin de mener une analyse protéomique comparative tout en limitant les variations liées à la variété. Notre matériel d’étude contient de nombreux composés interférant avec l’électrophorèse bi-dimensionnelle, or cette approche nécessite des extraits protéiques les plus propres et complets possibles aussi bien sur le plan qualitatif que quantitatif. Nous avons donc dans un premier temps optimisé les conditions d’extraction et défini les conditions d’électrophorèse les plus adaptées à une telle étude. Sur la base de ces conditions, nous avons dans un second temps établi une des deux cartes protéiques de graine de colza disponibles actuellement et regroupant une centaine de protéines. Cette carte a servi de base à la suite de l’étude. L’analyse comparative des graines de quatre lignées de colza a mis en évidence, comme attendu, une faible variation du protéome inter variétal, nous confortant dans le choix d’étudier l’impact de la sélection au sein d’une lignée quasi isogénique. Les résultats obtenus montrent que le processus de sélection utilisé n’a qu’un impact limité sur l’ensemble de la physiologie de la graine que ce soit au cours du développement ou à maturité. Les spots exprimés différentiellement correspondent principalement à des protéines impliquées dans le métabolisme des glucides et dans les systèmes de défense/détoxification de la graine. Nos résultats montrent également d’une part, que les protéines de réserve de type 12S ne sont pas affectées par le processus de sélection et d’autre part, que le rapport 12S/2S varie. Ceci nous amène à envisager un impact de la sélection sur la teneur en albumine 2S.

Brassica napus (Rapeseed) is a crop of nutritional and industrial importance in France. For consumption uses, conventional breeding schemes were developed to eliminate two toxic compounds (erucic acid and glucosinolates) leading to "double zero" varieties but modifing the protein composition of the seeds too. In fact, these seeds mainly contain storage proteins : 12S globulins (cruciferin) and 2S albumins (napin) whose relative content (ratio 12S/2S) has been shown to be modified by breeding process leading to a decrease of the nutritional value of B. Napus meals. The aim of the present study is to investigate more precisely the impact of breeding on the whole proteome of Brassica napus seeds. To this end, a near isogenic line of four rapeseed varieties, reflecting a conventional breeding process, was used to perform a differential comparative proteomic analysis. Many compounds present in these seeds can interfere with two dimensional gel electrophoresis method. For proteomic analysis using this approach, protein extracts have to be the cleanest and the most qualitatively and quantitatively complete as possible. First of all, we have then optimized the protein extraction procedure and the electrophoretic conditions to perform such study. With these conditions we have, in a second time, established one of the two actually available proteome map of B. Napus seeds. This map of about hundred proteins was used as basis for the following study. This later comparative analysis of mature and immature seeds of four rapeseed varieties show, as expected, only few variations of their proteomes, confirming the good choice of studying the impact of breeding on such near isogenic lines. The results either show that the breeding process has only few effect on the seed physiology at proteome level. The sixty five spots of protein differentially expressed between the varieties, mainly correspond to proteins implicated in sugar metabolism and in plant defense system. Our results point out the fact that 12S seed storage proteins are not affected by the process breeding whereas the 12S/2S ratio does. These observations bring us to hypothesize that breeding affect mostly napins,the second major class of seed storage proteins.