Rôle des cytokinines dans la régulation de la biosynthèse des alcaloïdes indoliques monoterpéniques dans les suspensions cellulaires de catharanthus roseus

Role of cytokinin on the regulation of monoterpenoid indole alkaloids biosynthesis in catharantus roseuscell subcultures

• Auteur / Autrice : Anica Amini
• Direction : Joël Crèche
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Vie et de la Santé
• Date : Soutenance le 09/06/2008
• 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 : Joël Crèche, Benoit Saint Pierre, Sabine Carpin, Robert Verpoorte, Jean Philippe Galaud, Didier Courtois
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sabine Carpin, Robert Verpoorte

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plantes -- Régulation génétique

Régulation génétique

Alcaloïdes indoliques

Catharanthus roseus

Cytokinines

Mots clés libres

Interactions hormonales

Résumé

Le travail porte sur les signaux hormonaux (principalement les cytokinines, CK) influant sur la production d'alcaloïdes indolomonoterpéniques (AIMs) dans des cultures cellulaires de pervenche tropicale, Catharanthus roseus. Des effets synergiques entre les cytokinines et le méthyljasmonate ont été observés à la fois sur l'accumulation des AIMs et sur les gènes codant des enzymes impliquées dans la voie du MEP et des secoiridoïdes (Crdxr et Crg10h). Les effets antagonistes des cytokinines et des gibbérellines (GA) sur la production alcaloïdique ont été mis en évidence. Ces effets ont été également retrouvés sur l'expression de Crdxr et Crg10h. Nous avons également montré que les GAs endogènes inhibent la produciotn des AIMs ainsi, en présence d'inhibiteur de la biosynthèse de GAs, nous avons mis en évidence une simulation significative de la production. Nous avons démontré que la phospholipase D inlue sur la régulation du gène CrRR3 via l'acide phosphatidique. Cependant, l'inhibition de la PLD n'a aucun impact sur l'accumulation des transcrits CrRR1 démontrant une régulation différentielle des régulateurs de réponse de type A. La relation entre la voie de transduction du signal CK et la voie de transduction du signal CK et la voie de biosynthèse des AIMs a été abordée grâce à une stratégie utilisant l'interférence d'ARN inductible aux glucocorticoïdes, la dexaméthasone, ciblant des éléments impliqués dans les étapes précoces de la voie de signalisation cytokinine. Dans les lignées interférées, la simulation des transcrits Crg10h et Crdxr par les cytokinines est totalement abolie. Ces résultats montrent clairement une relation entre la voie de transduction canonique des CKs et la voie de biosynthèse des AIMs.

This thesis deals with the effects of hormonal signaling on the biosynthesis of monoterpenoid indole alkaloids (MIAs) in Catharanthus roseus cell suspension cultures, with special emphasis on cytokinin (CK) signaling. Synergistic effects between CK and methyljasmonate have been documented both on MIAs accumulation and on transcript level of genes encoding enzymes of the MEP and seccoiridoïd pathways (Crdxr andCrg10h). CK and gibberellin (GA) exerted antagonistic effects on alkaloid accumulation in a dose-dependant manner and at low concentrations. These effects were also observed on Crdxr and Crg10h gene transcript levels with low doses of GA. We have also shown that endogenous gibbellins inhibit MIAs accumulation. Thus, in presence of GA biosynthesis inhibitor, paclobutrazol, the accumulation of MIAs is dramatically increased. We have established that phospholipase D (PLD) regulates the espression of CrRR3, encoding a type A response regulator, via its product, phosphatidic acid. On the other hand, PLD had no effects on CrRR1, suggestiong that response tegulators may be differentially regulated by CK in periwinkle cells. Studies on the relationship between CK signal transduction and MIAs biosynthesis pathway have been developped using a dexamethasone (DEX) inducible RNAi system targeting elements of the early steps of CK signaling. In transgenic cell lines, in presence of DEX, the up-regulation of Crdxr and Crg10h genes by CK was completely abolished. Theses results clearly show a relationship between the canonical CK signaling and the MIAs biosynthetic pathway.