Etude de la bioproduction des stilbènes dans les suspensions cellulaires de Vitis 41B : élicitation et mécanismes de l’induction de la biosynthèse

Study of stilbene bioproduction in Vitis 41B cell suspension: elicitation and biosynthesis induction mechanisms

• Auteur / Autrice : David Donnez
• Direction : Christophe Clément
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biotechnologie
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Reims

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vitis

Biosynthèse

Bioréacteurs

Cellules végétales -- Cultures cellulaires

Resvératrol

Mots clés libres

Stilbènes, Elicitation

Résumé

Le trans-resvératrol (trans-3-5-4’ trihydroxystilbène), composé phénolique de la famille des stilbènes, participe aux mécanismes de défense de la vigne. Cette molécule présente de nombreuses activités biologiques intéressantes pour la santé humaine. L’ensemble de ces éléments fait du resvératrol une molécule d’intérêt mais les mécanismes liés à sa biosynthèse restent à approfondir. Le recours à un modèle d’étude simplifié, comme des suspensions cellulaires, autorise un accès facilité aux études à l’échelle cellulaire. Au cours de ce travail, nous avons utilisé une suspension cellulaire de Vitis 41B, dont les caractéristiques ont été déterminées, tant au niveau de sa croissance que de sa capacité à produire du resvératrol. Différents inducteurs de la production du resvératrol ont été testés. Le méthyl-jasmonate à la concentration de 0,2 mM s’est avéré le plus efficace. Le scale-up en bioréacteur de 2 L a été réalisé et a conduit à la purification et à l’identification de viniférines en plus du resvératrol (200 mg/L). Les résultats montrent également que la formation des viniférines semble directement liée à la métabolisation du resvératrol présent dans le milieu de culture. La seconde partie du travail a consisté à caractériser la synthèse précoce du resvératrol à l’échelle cellulaire. L’utilisation de la vidéomicroscopie et de la microscopie confocale a permis de montrer que la synthèse du resvératrol était cytosolique et que son excrétion est localisée. Ces travaux montrent clairement que les suspensions cellulaires de vigne représentent un système biotechnologique pertinent pour l’étude fondamentale de la biosynthèse du resvératrol et sa bioproduction

Stilbenes are phenolic compounds produced by different plant species. The most well known stilbene is the trans-resveratrol (trans-3-5-4’ trihydroxystilbene) which acts as a phytoalexine on grapevine. Its discovery inside red wine led to enlighten its biological activities on human health. So the resveratrol became an interesting and hopeful molecule in medicine and also for understanding grapevine defenses but the biosynthetic mechanisms of this compound stayed unclear. Along this work, we used a Vitis 41B cell suspensions obtained from calli. In a first time, the cell growth kinetic was determined and we evaluated its ability to produced resveratrol. In order to study parameters which led to the resveratrol synthesis, we have tested various inducers and a concentration of 0,2 mM methyljasmonate showed the best induction. A scale-up in a 2-L bioreactor was conducted and led to the purification and identification of viniferins and allowed to obtain a 200 mg/L resveratrol accumulation. These results seem indicate that the viniferin production is linked to the metabolisation of the resveratrol inside the culture medium. The second part of this work focussed on the early synthesis of the resveratrol at the cellular scale. We have used videomicroscopy and confocal microscopy in order to show that the resveratrol synthesis takes place inside the cytosol and that its excretion is localized. Our study clearly showed that the grapevine cell suspension represents a pertinent and powerful system to study the resveratrol biosynthesis and its bioproduction