Etude des mécanismes d'accumulation de l'iode chez l'algue brune Laminaria digitata et chez les mammifères

Study of the mechanisms of iodine accumulation by the brown alga Laminaria digitata and by the mammals

• Auteur / Autrice : Elodie Verhaeghe
• Direction : Bernard Rousseau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Inhibiteurs

Laminaria digitata

Iode

Mots clés libres

Halopéroxydase à vanadate

Criblage à haut-débit

Microsonde SIMS

Microsonde nucléaire

Symporteur ions sodium-iodure

Résumé

Les halopéroxydases à vanadate (vHPO) seraient des enzymes clés du métabolisme iodé des algues brunes en assurant la captation de l’iode et en participant à la biosynthèse de composés volatils iodés. Pour vérifier ces hypothèses, nous avons mis en place une stratégie de génétique chimique inverse dans le but d’étudier in vivo les effets de l’invalidation des vHPOs. A cette fin, nous avons réalisé un test de criblage à haut-débit sur la bromopéroxydase à vanadate d’Ascophyllum nodosum pour identifier des inhibiteurs de cette enzyme. Les tests secondaires ont montré que les molécules sélectionnées ne sont pas des inhibiteurs mais qu’elles sont très réactives envers les espèces oxydées de l’iode générées par l’enzyme. Un test in vivo a permis de montrer que ces molécules inhibent l’influx des iodures par Laminaria digitata, ce qui corrobore l’implication d’une vHPO dans ce mécanisme. Nous avons étudié la distribution tissulaire et subcellulaire de l’iode chez L. Digitata par microsonde nucléaire et par microsonde SIMS. Cette étude a mis en évidence que l’iode est principalement stocké au niveau du tissu périphérique dans le compartiment apoplastique et non au sein de structures intra-cellulaires. Cette découverte remet en cause le modèle de captation des iodures proposé dans la littérature et ouvre de nouvelles perspectives de recherche. Parallèlement à ces études, nous avons poursuivi les travaux concernant les inhibiteurs de la captation des iodures chez des modèles cellulaires exprimant le symporteur Na+/I- en mettant au point leur synthèse, en validant leur activité et en initiant la recherche de leur protéines cibles par photomarquage d’affinité.

Vanadium dependent-haloperoxidases (vHPOs) are supposed to be key-enzymes in the iodine metabolism of brown kelp (especially Laminariales). These enzymes are likely to be involved in the iodine uptake and in the emission of volatile iodinated compounds. In order to confirm this hypothesis, a strategy of reverse chemical genetics was performed in order to study the effect of the vHPO invalidation in vivo. We carried out a high-throughput screening (HTS) on the vanadium dependent-bromoperoxydase of Ascophyllum nodosum in order to identify specific inhibitors from a chemical library of 16480 compounds. Additional tests revealed that the selected hits are not inhibitors of the vBPO but are extremely reactive towards oxidized iodine species which were generated by the vHPOs. We showed that these molecules blocked the iodine uptake by the brown alga Laminaria digitata, which indirectly confirms the involvement of vHPOs in this mechanism. Besides, the tissue and subcellular iodine distributions in L. Digitata were investigated by two micro-chemical imaging techniques : SIMS microprobe and proton microprobe. Our study clearly showed that iodine is stored in the peripheral tissue in the apoplastic compartment and not in intra-cellular structures, as previously proposed. This unexpected localisation raises new questions and new hypotheses on the mechanism of iodine storage in brown algal kelps. At the same time, we carried on studying the inhibitors of the iodine uptake in NIS-expressing cell lines. We carried out their synthesis, confirmed their biological activity and initiated the identification of their targeting proteins by photoaffinity labelling.