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Fait marquant

Génétique chimique




Nous avons mis au point [collaboration] une sonde moléculaire capable de contrôler de manière ultra-fine l'activité d'une enzyme chez la plante Arabidopsis thaliana.​

Publié le 26 octobre 2011
Pour contrôler l'activité d'une enzyme au sein d'un organisme vivant, la méthode la plus couramment utilisée consiste à modifier le gène codant pour cette enzyme, suivant des approches de génétique classique et d’ingénierie moléculaire. Lorsqu’un gène est très important, au point de conduire à la mort de la plante lorsqu’il est muté, ces approches sont très difficiles, voire inutilisables. D'autres méthodes sont alors utilisées mettant en jeu de petites molécules organiques agissant directement au niveau de l'enzyme d'intérêt, permettant ainsi un contrôle beaucoup plus fin de son activité et, par conséquent, de l'organisme vivant.

Nous avons, en collaboration avec des chercheurs d'un autre institut du CEA (l’iBiTec-S) et de l’université de Montpellier 2, été parmi les premiers à utiliser cette dernière approche dite de "génétique chimique" chez une plante, Arabidopsis thaliana. La cible du nouvel inhibiteur est la famille multigénique des MGDG synthases qui catalysent la production de monogalactosyl-diacylglycérol (MGDG) dans les chloroplastes, un lipide majeur des membranes photosynthétiques.

Dix années de recherche auront été nécessaires pour parvenir à sélectionner, grâce à un criblage robotisé, quelques composés parmi une collection de 24 000 molécules capables d’inhiber l'enzyme MGD1, puis synthétiser 250 analogues de ces composés, et enfin caractériser le fonctionnement de la molécule inhibitrice la plus efficace, tant sur l'enzyme isolée que sur l'enzyme in planta (c'est-à-dire dans la plante entière). Cet inhibiteur a été baptisé Galvestine-1 (Figure).

Quelques effets de la Galvestine-1 aux niveaux de l'enzyme-cible, la MGDG synthase (MGD1, MGD2 et MGD3), du développement subcellulaire (genèse des chloroplastes), du développement des feuilles ou de la croissance du tube pollinique.

Grâce à cette sonde moléculaire, il est maintenant possible d’étudier les réponses d'Arabidopsis thaliana à des quantités variables de galactolipides. En se fixant sur le site de liaison de l'enzyme MGD1, cette sonde inhibe en effet progressivement l'activité de celle-ci, diminuant par la même la quantité de galactolipides synthétisés. Nous avons donc ajouté la sonde à l'endroit de la plante et au stade de développement souhaité pour contrôler de manière extrêmement fine le métabolisme des lipides. Nousa avons ainsi montré le rôle déterminant des galactolipides dans la germination du pollen.

La génétique chimique permet de mieux comprendre les mécanismes fondamentaux de la physiologie des plantes. Elle ouvre également des perspectives intéressantes de développement de diverses molécules organiques, capables de maîtriser le métabolisme des lipides dans d’autres contextes ou pour d’autres applications.

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