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Instituts/ Institut de Recherches en Technologies et Sciences pour le Vivant (iRTSV)/ Unités / Physiologie Cellulaire & Végétale (PCV)/ Thèses soutenues/ 2004/ 2004/ Sandra Cortes

Sandra Cortes

Sandra Cortes

Résumé

Contrôle de la nutrition carbonnée des cellules végétales hétérotrophes : analyse de la perception et du métabolisme des sucres - fonction des hexokinases.

Chez les plantes, les sucres sont les principaux substrat pour la respiration et la croissance. Ils ont également une fonction de signalisation en modulant l’expression de certains gènes. Dans les cellules, plusieurs niveaux de perception des sucres ont été mis en évidence dont l’étape de phosphorylation des hexoses catalysée par l’hexokinase. L’implication de l’hexokinase dans la signalisation par les sucres a été mise en évidence, notamment, par l’utilisation d’analogues du glucose métabolisés à des degrés divers dans la cellule. Nous avons utilisé cette approche métabolique en suivant les effets de différents substrats carbonés (3-O-méthylglucose, dihydroxyacétone et glycérol) d’une part sur la protéolyse et la régulation d’endoprotéases (RSIP) et d’autre part, sur la respiration, l’état énergétique et les profils métaboliques dans des pointes de racines de maïs et chez des cellules hétérotrophes d’Arabidopsis thaliana.
Ces travaux montrent que le 3-O-méthylglucose (3-OMG) n’est pas un substrat respiratoire et qu’il ne contribue pas aux biosynthèses. Les processus de protéolyse et de lipolyse sont induits dans des pointes de racines de maïs incubées en présence de 3-OMG. En revanche, contrairement, aux idées admises dans la littérature, nous montrons par spectroscopie RMN, que le 3-OMG est phosphorylé en 3-OMG-6P par les hexokinases. Néanmoins, l’efficacité catalytique de l’HXK est 100 000 fois plus faible pour le 3-OMG que pour le glucose ou le mannose. Nous interprétons ces résultats en posant l’hypothèse que l’intensité du signal sucre est corrélée au flux de carbone à travers l’hexokinase. Les résultats obtenus avec l’utilisation du dihydroxyacétone et du glycérol montrent que l’expression de la RSIP et la protéolyse sont régulées différemment. L’expression de la RSIP est régulée au niveau des hexokinases tandis que la protéolyse est régulée au niveau de la fourniture en substrats carbonés aux mitochondries. La modulation du flux de carbone à travers l’hexokinase apparaît comme un mécanisme essentiel dans la signalisation par les sucres. La dernière partie du manuscrit décrit la caractérisation d’un matériel biologique nouveau, culture cellulaire hétérotrophe d’Arabidopsis thaliana, et la mise au point d’une méthodologie expérimentale pour mesurer des flux métaboliques.

Soutenue le 28 octobre 2004 pour obtenir le grade de Docteur de l'Université Joseph Fourier de Grenoble I - Discipline : Biologie structurale et fonctionnelle

Jury :


Président : Pr. Roland Douce

Rapporteur : Dr. Anne-Marie Delort

Rapporteur : Dr. Jean-François Morot-Gaudry

Rapporteur : Dr. Renaud Brouquisse

Rapporteur : Pr. Xavier Leverve

Directeur de thèse : Pr. Claude Roby

Mots-clés :

Arabidopsis thaliana, analogues du glucose, spectroscopie RMN, modulation du flux de carbone, culture cellulaire hétérotrophe, flux métaboliques