Production d'acides gras branchés, par génie génétique, dans des embryons de lin : études préliminaires sur le colza

par Isabelle Prost

Thèse de doctorat en Génie enzymatique, Bioconversion et Microbiologie

Sous la direction de Brigitte Thomasset.

Soutenue en 2003

à Compiègne .

mots clés

• Acides gras branchés
• Biosynthèse des lipides
• Génie métabolique
• Lin
• Colza
• Acides gras
• Lipides -- Métabolisme
• Plantes -- Embryologie

Résumé

Les lipides sont stockés en quantité importante dans les végétaux. Leur synthèse repose sur une cascade de réactions enzymatiques, compartimentées et finement régulées. L'isolement des gènes impliqués dans cette synthèse, combiné au succès des techniques de transformation, ont permis aux chercheurs de modifier la composition en huile des plantes oléagineuses, afin de créer des huiles à plus haute valeur ajoutée. Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés à la production d'acides gras méthylés. La présence de branchements méthyles confère à ces acides gras d'excellentes propriétés physico-chimiques. Ils pourraient être utilisés dans la formulation de biolubrifiants. N'étant pas naturellement synthétisés dans les plantes oléagineuses classiques, une stratégie de production par génie métabolique a été envisagée. Après une revue des voies de biosynthèse naturelle, cinq gènes bactériens, impliqués dans la synthèse d'un précurseur méthylé et de son incorporation dans les acides gras, ont été choisis: la thréonine désaminase d'Escherichia coli; les sous-unités alpha et béta de la PCCase de Sinorhizobium meliloti; les domaines AT et KS de MAS, issus de Mycobacterium tuberculosis. Les gènes pccA et pccB, codant pour la PCCase de S. Meliloti ont été isolés. Leur fonctionnalité a été vérifiée dans E. Coli, par reconstitution in vitro d'un complexe actif. Après intégration dans le génome du colza via Agrobacterium, la nécessité de deux sous-unités pour une activité PCCase optimale a été établie. La spécificité des domaines AT et KS envers le méthylmalonyl-CoA a ensuite été vérifiée, dans E. Coli et dans des embryons de colza transformé. Ayant validé la fonctionnalité de chaque gène, indépendamment, dans le système végétal, la reconstruction de la voie artificielle de synthèse des acides gras branchés a été initiée, par croisement des différentes lignées. Outre l'expression de ces gènes étrangers, la réussite de la stratégie dépend de la plasticité du système natif.

Titre traduit

Production of branched-chain fatty acids in linseed embryos, by genetic engineering : preliminary studies on rapeseed

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