English version

Équipe 03 Dynamique du métabolisme C1



Responsable de l'équipe
 
Stéphane Ravanel,
DR2 INRA
iRTSV/LPCV
CEA/Grenoble,
17 rue des Martyrs
38 054 Grenoble cedex 9
Tel. : 04 38 78 33 83
Fax : 04 38 78 50 91
 
Composition de l'équipe
 
Claude Alban, DR2 INRA
Sylvie Figuet, Adjointe technique INRA
Virginie Pautre, Assistante ingénieur INRA
Morgane Mininno, étudiante en thèse
Océane Gigarel, étudiante BTS
 
Introduction
 
Les cofacteurs, dont les vitamines, contrôlent de nombreux aspects du métabolisme, de la croissance et du développement des organismes. Les plantes et la plupart des micro-organismes, contrairement aux animaux, sont capables de synthétiser tous leurs cofacteurs. Ces molécules sont souvent produites en toute petite quantité et leurs voies de biosynthèse sont généralement très contrôlées, constituées de nombreuses étapes localisées dans différents compartiments cellulaires. Compte tenu de cette complexité, les voies de biosynthèse d'un certain nombre de vitamines ne sont encore que partiellement caractérisées chez les plantes, et le rôle de ces cofacteurs dans le développement et l'adaptation des plantes est encore mal connu. Par ailleurs, les voies de biosynthèse des vitamines (telles que les vitamines B8 et B9), absentes chez l'animal, sont des cibles potentielles pour développer des inhibiteurs spécifiques ayant des propriétés herbicides, antibiotiques ou parasiticides. Elles sont donc d'un grand intérêt pour les industries agronomiques et pharmaceutiques.
 
Activité de recherche
 

Les réactions de transfert d'unités monocarbonées, regroupées sous le terme de métabolisme C1, impliquent 3 cofacteurs : les folates (vitamine B9), la S-adénosylméthionine (AdoMet) et la biotine (vitamine B8). Seules les plantes et certains micro-organismes sont capables de synthétiser de novo les vitamines B8 et B9. Le métabolisme de ces 3 cofacteurs est étroitement imbriqué puisque les folates participent à la synthèse de l'AdoMet, molécule elle-même nécessaire à la biosynthèse de biotine. Chez tous les organismes, le contrôle de l'homéostasie de ces cofacteurs est essentiel puisqu'ils participent à des processus cellulaires clés comme le métabolisme des nucléotides, des lipides et de certains acides aminés, ainsi que les réactions de méthylation. Les méthylations cellulaires sont extrêmement variées puisqu'elles concernent des métabolites, des acides nucléiques, ainsi que des protéines ; elles sont au cœur de voies de biosynthèse vitales pour la plante et de processus de régulation indispensables à leur développement.



Le métabolisme C1 et ses 3 principaux cofacteurs.

Les recherches effectuées dans l'équipe concernent la caractérisation des voies de biosynthèse et d'utilisation des cofacteurs du métabolisme C1 ainsi que des processus de régulation mis en œuvre pour contrôler leur homéostasie.

Biosynthèse des folates et de la biotine - Nous avons identifié, caractérisé et localisé la plupart des étapes impliquées dans les voies de synthèse de ces cofacteurs. Ces étapes sont des cibles herbicides, antibiotiques ou antiparasitaires potentielles. Nous cherchons à identifier des inhibiteurs spécifiques de certaines enzymes impliquées dans la synthèse des folates grâce à l'utilisation de la plateforme de criblage à haut débit du Centre de Criblage pour Molécules Bio-Actives (CMBA) à l'iRTSV. La détermination des structures tridimensionnelles d'enzymes clés de la synthèse des folates et de la biotine est également en cours.

Biotinylation des protéines - La biotine assure son rôle de transporteur de groupement carboxyle uniquement lorsqu'elle est liée de façon covalente à un nombre limité de carboxylases. Nous avons montré que cette modification post-traductionnelle très spécifique est assurée par un gène unique dont le produit est adressé vers les différents compartiments de la cellule végétale suite à une régulation de l'initiation de la traduction par un micro cadre de lecture ouverte.

Régulation du métabolisme C1 - Nous avons caractérisé des transporteurs chloroplastiques d'AdoMet et de folates impliqués dans le contrôle de l'homéostasie intracellulaire de ces cofacteurs. La combinaison d'approches transcriptomiques, métaboliques et biochimiques nous a permis de mettre en évidence certains éléments de régulation intervenant dans le contrôle du métabolisme C1 en situation de déficit en folates. Des niveaux de régulation transcriptionnel, post-traductionnel et enzymatique sont mis en place pour adapter le pool d'AdoMet aux besoins cellulaires en groupements méthyles. De nouveaux gènes potentiellement impliqués dans le contrôle du métabolisme des nucléotides et des méthylations cellulaires sont en cours d'étude.

 
Mots-clefs
 
Folates, S-adénosylméthionine, biotine, biosynthèse, homéostasie, biotinylation, méthylations.