Analyse des bases moléculaires de la résistance aux herbicides chez les plantes

Analysis of the molecular basis of herbicide resistance in plants

• Auteur / Autrice : Fatemeh Abdollahi
• Direction : Laurence Miesch, Mohammad-Taghi Alebrahim
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique
• Date : Soutenance le 16/09/2020
• Etablissement(s) : Strasbourg en cotutelle avec University of Mohaghegh Ardabili (Ardabil, Iran)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie (Strasbourg ; 2005-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Luc Boucher
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurence Miesch, Mohammad-Taghi Alebrahim, Jean-Luc Boucher, Akbar Ghavidel, Nicolas Navrot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Luc Boucher, Akbar Ghavidel
• DOI : 10.70675/2e41e66az6870z4353zb0d8z46344706796c

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plantes adventices -- Lutte contre

Résistance aux herbicides

Arabidopsis thaliana

Métabolisme

Cytochrome P450

Mots clés libres

Résistance des adventices aux herbicides

Métabolisme des herbicides

Dinitroanilines

Cytochrome P450 oxygénases

Weed herbicide resistance

Herbicide metabolism

Cytochrome P450 oxygénases

Dinitroanilins

Résumé

La résistance croissante des adventices aux herbicides est une préoccupation majeure de l’agriculture moderne. Le métabolisme des herbicides par les cytochromes P450 oxygénases est souvent la cause de cette résistance. Dans le foie humain, quelques P450s peu spécifiques détoxiquent la plupart des médicaments. Pour examiner la relation entre promiscuité des P450s chez les plantes et métabolisme des herbicides, la conversion des grandes classes d’herbicides par six P450s de faible à forte spécificité de substrat a été testée. Le moins sélectif, CYP706A3 d’Arabidopsis thaliana, s’est montré capable d’hydroxyler la pendiméthaline, ainsi que la plupart des autre dinitroanilines. Il confère également à la plante une résistance à ces herbicides. Seule l’oryzaline n’est pas métabolisée. La modélisation par homologie de CYP706A3 rationalise ces résultats et suggère que l’oryzaline n’a pas accès au site actif. D’autres CYP706s oxydant de petites molécules hydrophobes convertissent aussi les dinitroanilines.

Acquired weed resistance to herbicides is an increasing concern in modern agriculture. Herbicide metabolism by cytochrome P450 monooxygenases is a major source of resistance. In human liver, a few promiscuous P450s perform most of drug detoxification. Correlation of herbicide metabolism with plant P450 promiscuity was thus investigated. Majors classes of herbicides were tested for oxidation by six plant P450 enzymes with low to high promiscuity. The most promiscuous, CYP706A3 from Arabidopsis thaliana, was found to hydroxylate pendimethalin and most other dinitroanilines. CYP706A3-mediated metabolism led to herbicide resistance in Arabidopsis plants. Only oryzalin was not metabolized. Protein homology modelling and dinitroaniline docking in CYP706A3 active site support experimental results and suggest that absence of oryzalin conversion results from impaired access to active site. Dinitroaniline conversion was also observed with other CYP706 enzymes metabolizing small hydrophobic compounds.