Identification de facteurs de transcription régulateurs de la voie de biosynthèse des alcaloïdes indoliques monoterpéniques chez Catharanthus roseus

Identification of transcription factors regulating the biosynthesis pathway of monoterpene indole alkaloids in catharanthus roseus

• Auteur / Autrice : Olivia Ginis
• Direction : Martine Courtois, Audrey Oudin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie, spécialité Physiologie végétale
• Date : Soutenance le 08/06/2012
• Etablissement(s) : Tours
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant (Centre-Val de Loire)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Biomolécules et biotechnologies végétales (Tours)
• Jury : Président / Présidente : Joël Creche
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christian Dubos
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anis Limami, Rossitza Atanassova

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biolistique

Métabolisme

Plantes -- Hormones

Facteurs de transcription

Alcaloïdes indoliques

Cellules végétales -- Cultures cellulaires

Catharanthus roseus

Mots clés libres

Catharanthus roseus

Cultures cellulaires

Alcaloïdes indoliques monoterpéniques

Terpènes

MEP

Promoteur

Facteur de transcription

Phytohormones

Signalisation cytokinine

Biolistique

Criblage par simple hybride de levure

Ingénierie métabolique

Méthylérytritol Phosphate

Catharanthus roseus

Cell cultures

Monoterpene indole alkaloids

Terpanoid

MEP

Promoter

Transcription factor

Plant hormones

Cytokinin signaling

Boilistic

Yeast one-hybrid screening

Metabolic engineering

Résumé

Catharanthus roseus est une plante tropicale qui produit spécifiquement des alcaloïdes indoliques monoterpéniques (AIM) d’intérêt thérapeutique. Chez C. roseus, la branche terpénique incluant la voie du méthylérythritol phosphate (MEP) est considérée comme limitante et présente une régulation transcriptionnelle coordonnée en réponse aux hormones inductrices de l’accumulation alcaloïdique. Lors de ce travail, suite à des analyses bioinformatiques et à la caractérisation de promoteurs de gènes de la voie MEP, nous avons identifié de nouvelles familles de facteurs de transcription impliquées dans la régulation de la biosynthèse des AIM. Des membres de la famille des ZCT, des WRKY et des RR type B interagissent avec le promoteur du gène hds de la voie MEP et régulent son activité. Ces travaux ont permis d’approfondir les connaissances sur les réseaux transcriptionnels régulateurs de la biosynthèse des AIM. L’utilisation de ces nouveaux facteurs de transcription activateurs peut désormais être envisagée dans le cadre d’expériences d’ingénierie métabolique afin d’augmenter l’accumulation d’alcaloïdes d’intérêt pharmaceutique chez C. roseus.

Catharanthus roseus is a tropical plant producing specifically monoterpene indole alkaloids (MIA) of high interest due to their therapeutical values. In C. roseus cells, the terpenoid branch including the methyl erythritol phosphate pathway (MEP) provides the MIA terpenoid moiety and is regarded as limited for MIA biosynthesis. This branch presents a coordinated transcriptional regulation in response to hormonal signals leading to MIA production. In this context, bioinformatic analysises and functional characterization of MEP pathway gene promoters allowed the identification of new transcription factor families involved in the MIA pathway regulation. Members of ZCT proteins, WRKY and type B RR families specifically interact with the hds promoter from the MEP pathway and regulate its activity. This work permits to gain into insight the transcriptional network controlling the MIA biosynthesis. It is possible now to consider using transcription factor that act as activators and target genes from the terpenoid branch to increase the accumulation of alkaloids of pharmaceutical interest in C. roseus by metabolic engineering approaches.