Etude de la régulation hormonale du métabolisme des alcaloïdes indoliques monoterpéniques chez Catharanthus roseus. Implication du calcium dans la transduction du signal induit par l'acide 2, 4- dichlorophénoxacétique

Hormonal regulation of monoterpenoid indole alkaloid metabolism in catharansus roseus : role of calcium in the transduction of the signal induced by the 2,4-dichlorophenoxyacetic acid

• Auteur / Autrice : Pierre Poutrain
• Direction : Marc Rideau, Olivier Pichon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Vie et de la Santé
• Date : Soutenance le 13/06/2008
• Etablissement(s) : Tours
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Santé, sciences, technologies (Tours)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Biomolécules et biotechnologies végétales (Tours)
• Jury : Président / Présidente : Benoit Saint Pierre
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marc Rideau, Olivier Pichon, Benoit Saint Pierre, Jean Michel Merillon, Christian Mazars, Camille Ripoll, Jean Louis Julien

Mots clés

Mots clés contrôlés

Imagerie en biologie

Auxines

Métabolisme secondaire

Catharanthus roseus

Mots clés libres

Signalisation calcique

Résumé

Catharanthus roseus synthétise et accumule de nombreux alcaloïdes indolique monoterpénique (AIMs) dont certains sont utilisés dans des traitements par chimiothérapie. De nombreux travaux sont entrepris au sein de l'EA 2106 "Biomolécules et biotechnologies végétales", afin d'étudier notamment les mécanismes de régulation de la biosynthèse des AIMs d'intérêt. Dans ce cadre, le modèle utilisé est la souche cellulaire C2OD qui nécessite pour sa croissance la présence d'acide 2,4-dichlorophénoxy acétique (2,4-D) qui constitue un signal inhibiteur fort de la biosynthèse des AIMs. Le but de ce travail de thèse a été de caractériser les mécanismes de perception et de transduction du signal induit par le 2,4-D dans les cellules de C. Roseus. Tout d'abord, nous avons montré que le signal 2,4-D est lié à sa nature hormonale. Par ailleurs nous avons étudié le rôle du calcium comme messager secondaire potentiel dans la transduction du signal 2,4-D. Nous avons pu montrer une implication antagoniste des canaux calciques IP3R et RyR dans la régulation de la biosynthèse des AIMs à un niveau transcriptionnel. Enfin, nous avons engagé une étude de la transduction du signal 2,4-D par imagerie SIMS. Nous avons réalisé des images analytiques de la distribution de molécules marquées, comme un activateur du canal RyR marqué par du C et du N et d'un analogue structural et fonctionnel du 2,4-D marqué par deux atomes de brome. Ce travail de thèse a permis une réelle avancée dans la connaissance des mécanismes de régulation du métabolisme des AIMs induit par le 2,4-D qui semble constituer un modèle d'étude original d'un nouveau degré de complexité de la signature calcique cellulaire.

Catharanthus roseus synthesizes and accumulates numerous monoterpenoid indole alkaloids (MIAs) like vinblastine and vincristine, both used in chimiotherapeutic treatment. Numerous works, engaged in "Biomolecules et biotechnologies végétales" research team, study regulation of the biosynthesis of these valuables compounds. For this purpose, the model used is the C2OD strain cell that is dependant of the presence of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D), a negative regulator of the MIAs biosynthesis. The aim of this PhD work was to characterize the perception and transduction mechanisms of the regulatory signal leading by 2,4-D. First, we show that the 2,4-D signal is linked to its hormonal nature. Moreover, we studied the role of calcium as a potential secondary messenger in the 2,4-D signal transduction. We show an antagonistic implication of the RyR and IP3R calcium channels in the regulation of the MIAs biosynthesis. Finally, we started a study of the transduction of the 2,4-D by SIMS imagery. We realized analytical images of the distribution of labeled compounds like a RyR activator labeled with C and N and a structural and functional 2,4-D analogue labeled with two bromide. This PhD work allowed significant progresses in the comprehension of the MIAs biosynthesis regulation by 2,4-D that could constitute an original model for studying new level of complexity of the cellular calcium signature.