Sialylation in planta : Potentiel endogène et reconstitution par transgénèse

par Thomas Pacccalet

Thèse de doctorat en Biochimie et biologie cellulaire

Sous la direction de Patrice Lerouge.

Soutenue en 2006

à Rouen .

mots clés

• Sialylation
• N-glycosylation
• Glycosylation
• Protéines recombinées
• Plantes transgéniques
• Acides sialiques

Résumé

Les plantes sont des systèmes d'expression de glycoprotéines thérapeutiques recombinantes performants, ne présentant pas d'agents pathogènes transmissibles à l'homme. Au contraire des mammifères, les N-glycannes végétaux ne possèdent pas d'acides sialiques terminaux, comme le Neu5Ac. Ces résidus contrôlent la demi-vie de nombreuses glycoprotéines circulantes. L'absence de Neu5Ac peut entraîner la perte d'activités de ces protéines. Après avoir vérifié l'absence d'acides sialiques dans la cellule végétale, nous avons tenté de détourner l'activité de la Kdo-8-P synthase végétale pour synthétiser du Neu5Ac. Nos résultats montrent que la voie de biosynthèse du Kdo ne peut pas être redirigée vers la synthèse de Neu5Ac. Enfin, deux enzymes bactériennes, la Neu5Ac lyase et la Neu5Ac synthase NeuB2 ont été exprimées chez les cellules BY2 de tabac et la luzerne. Nos tests d'activité ont démontré que ces enzymes sont fonctionnelles chez les plantes et permettent la synthèse du Neu5Ac in vitro.

Titre traduit

Sialylation in planta : Endogenous potential and transgenic expression of a sialic acids biosynthesis pathway

Résumé

Plants are low cost and contamination safe factories for the production of recombinant pharmaceutical proteins. However, plant glycoproteins differ from their mammalian counterparts. For instance, mammalian N-glycans harbour terminal sialic acids, such as Neu5Ac, that control their half-life in the blood stream. Absence of sialylation in plants is of major concern as non sialylated pharmaceuticals may not be biologically active in humans. In this context, we have investigated the synthesis of Neu5Ac in the plant cytosol by the re-routing of the endogenous Kdo-8-P synthase. We have demonstrated that the plant Kdo-8-P synthase is not able to use the Neu5Ac precursor as substrate and thus, that the re-routing of the Kdo pathway to synthesise Neu5Ac is not possible. Microbial Neu5Ac-synthesising enzymes were then expressed in two model plants, BY2 tobacco cells and alfafa. This resulted in the production of functional cytosolic enzymes in plants able to synthesise Neu5Ac in vitro.