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Métabolisme de défense de la vigne

Chez la vigne, certains composés phénoliques, notamment les stilbènes (resvératrol et dérivés), participent aux défenses contre le mildiou (Plasmopara viticola) et contre la pourriture grise (Botrytis cinerea) et la richesse en flavonoïdes des feuilles de certaines espèces de Vitis pourrait contribuer à leur résistance aux maladies fongiques. Par ailleurs, l’élicitation induit chez la vigne la transcription d’un ensemble de gènes impliqués dans la synthèse de flavonoïdes, de composés terpéniques et de dérivés de l’acide salicylique. L'objectif de ce programme, mené en collaboration entre les équipes GAV et MSV, est de combiner des approches de génétique quantitative, de métabolomique, de transcriptomique et de génomique fonctionnelle pour identifier les gènes-clés déterminant la biosynthèse des métabolites de défense de la vigne.

Le séquençage du génome de la vigne a montré une amplification importante de plusieurs familles de gènes liés au métabolisme secondaire, et en particulier des gènes impliqués dans la synthèse des stilbènes (resvératrol et dérivés) qui sont des molécules de défense importantes chez les Vitacées. S’appuyant sur l’exploitation de ces données de séquence, un premier axe de recherche de l’équipe MSV s’attache à la caractérisation fonctionnelle et évolutive des familles de gènes impliqués dans la synthèse de métabolites de défense et à la compréhension du rôle de ces métabolites dans la lutte contre les organismes pathogènes.

Les principaux métabolites de défense de la vigne sont les stilbènes, tels que le resvératrol et ses dérivés. L'analyse du transcriptome de la vigne au cours de l'infection par le mildiou a permis la caractérisation de la resvératrol O-méthyltransférase (ROMT), qui catalyse la méthylation du resvératrol en ptérostilbène (Schmidlin et al. 2008). Le ptérostilbène revêt une importance particulière en raison de ses propriétés antifongiques, mais également pharmacologiques. En effet, le ptérostilbène est 5 à 10 fois plus fongitoxique que le resvératrol, ce qui laisse penser qu'il pourrait jouer un rôle important dans les défenses de la vigne. La caractérisation fonctionnelle de la ROMT fait partie des "Faits Marquants 2008" retenus par le DGAP.

Dans le cadre du séquençage du génome de la vigne, l’équipe a participé à l’analyse et à l’annotation de familles multigéniques impliquées dans le métabolisme secondaire en collaboration avec S. Aubourg (URGV, Evry) (Jaillon et al. 2007). Une première analyse de la famille des stilbène synthases (STS) a mis en évidence la présence d’une quarantaine de gènes STS au sein du génome. Ceci constitue un résultat très surprenant, car il met en évidence une expansion importante de la famille STS que l’on ne retrouve pas chez d’autres plantes productrices de stilbènes. Le génome du sorgho, par exemple, ne comporte qu’un seul gène STS. De même, le génome de la vigne contient 17 gènes ROMT-like, ce qui pose la question du rôle de ces différents gènes dans la méthylation du resvératrol. Dans le cadre de sa thèse, Claire Parage mène actuellement une étude structurale, fonctionnelle et évolutive des familles de gènes liés à la synthèse des stilbènes (STS, ROMT) afin de mieux comprendre les modalités de la biosynthèse de ces molécules de défenses importantes de la vigne.

Ce projet est mené en collaboration avec Sébastien Aubourg (URGV, Evry), Gabriel Marais et Raquel Tavares (Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive, UMR5558 Universite Lyon 1) et Stéphane Réty (Laboratoire de Cristallographie et RMN Biologiques UMR 8015 CNRS - Faculté de Pharmacie, Paris).

Nicotiana benthamiana

Caractérisation fonctionnelle de gènes impliqués dans le métabolisme de défense de la vigne par expression transitoire chez Nicotiana benthamiana. (Photo : C. Parage)

stilbène synthase

Vue partielle du modèle structural d’une stilbène synthase de vigne sous forme de dimère. Le resvératrol est figuré en représentation « space-filling » (Modèle structural : S. Réty)