Thèse soutenue le 28 avril 2004 pour obtenir le grade de Docteur de l'Université Joseph Fourier de Grenoble I - Discipline : Biologie
Résumé :
Les dérivés du tétrahydrofolate (H4F) sont des cofacteurs indispensables aux réactions de transfert d'unités monocarbonées (métabolisme C1). Seules les plantes, certaines bactéries et champignons, sont capables de synthétiser ce cofacteur de
novo.
Nous avons analysé le niveau d'expression de l'hydroxyméthyldihydroptérine pyrophosphokinase / dihydroptéroate synthase (HPPK/DHPS) et de la dihydrofolate réductase / thymidylate synthase (DHFR/TS) au cours de la germination et du développement de plantules de pois (Pisum sativum L.). Tous les tissus et organes sont autonomes pour la synthèse du H4F puisqu'ils expriment ces deux enzymes et contiennent des dérivés du folate. Au cours de la différentiation tissulaire, le folate est synthétisé préférentiellement dans les feuilles et les tissus en forte division cellulaire. Dans les embryons et les tissus méristématiques, une expression élevée des deux enzymes et de leurs transcrits est corrélée avec la reprise du métabolisme et la synthèse des bases puriques et du thymidylate, réactions pour lesquelles le H4F sert de cofacteur. Dans les feuilles, la concentration en folate et l'activité de synthèse du H4F sont nettement plus élevées que dans les autres tissus matures. Cette situation particulière est corrélée avec l'activité photosynthétique et photorespiratoire du tissu et est dépendante de la lumière. Dans les feuilles vertes, l'accumulation de folate s'effectue principalement dans le cytosol et semble liée à son rôle dans la synthèse de méthionine (Met), source de S-adénosylméthionine pour les réactions de méthylations.
L'étude réalisée avec des cellules d'Arabidopsis thaliana en culture confirme cette relation étroite entre les synthèses de H4F et de Met. En effet, une forte activité de synthèse de Met est corrélée avec une concentration de folate élevée, et
vice versa. Une augmentation de la teneur intracellulaire en folate, obtenue par l'addition de 5-CHO-H4F, semble influencer uniquement l'expression de la dernière étape dans la synthèse de H4F dans les mitochondries. A l'inverse, une carence marquée en folate, obtenue par l'addition d'inhibiteurs spécifiques, provoque une augmentation de la quantité des enzymes de synthèse du H4F et une modification post-traductionnelle originale de la cystathionine γ-synthase, première étape dans la synthèse de Met. Ces modifications ont probablement pour conséquence d'augmenter à la fois la synthèse de H4F et celle de Met.
Jury :
Rapporteur : Catherine Colas des Francs-Small
Rapporteur : Dominique Van der Straeten
Roland Douce
Michel Herzog
Stéphane Ravanel
Fabrice Rébeillé
Direction : Fabrice Rébeillé et Stéphane Ravanel
Mots-clés :
Biosynthèse du tétrahydrofolate, Métabolisme monocarboné (C1), Biosynthèse de la méthionine, Germination et développement de la plante.