Characterization of caffeic acid ester metabolism in industrial chicory (Cichorium intybus L.)

Au cours de leur évolution, les plantes ont développé un panel complexe de métabolites spécialisés dont la synthèse et l'accumulation sont spécifiques des espèces, tissus et stades de développement, en réponse aux stress imposés par leur milieu. Parmi ces molécules, les esters d'acide caféique forment une classe de composés phénoliques dont les rôles sont encore mal connus. La chicorée industrielle (Cichorium intybus L.) accumule notamment quatre de ces esters : l'acide chlorogénique (5-CQA), isochlorogénique (3,5-DiCQA), caftarique (CTA) et chicorique (DiCTA). Si le 5-CQA et 3,5-DiCQA sont largement retrouvés dans le règne végétal et semblent jouer un rôle dans la défense contre les Ultraviolets (UV) et certains pathogènes, le CTA et le DiCTA sont accumulés dans un nombre restreint d'espèces et n'ont pas de rôle identifié. Dans la chicorée, ces deux composés sont présents en grande quantité dans les feuilles. Ce projet de thèse a pour but d'élucider les voies de biosynthèse de ces esters d'acide caféique, dont seule la voie du 5-CQA est actuellement connue chez la chicorée.Dans un premier temps, nous avons caractérisé, chez la chicorée, des protéines de la famille des GDSL capables d'hydrolyser le 5-CQA in vitro et in vivo pour libérer de l'acide caféique et de l'acide quinique. Ces enzymes constituent le premier exemple de protéines possédant une telle activité chez les plantes. Elles seraient impliquées dans la remobilisation du 5-CQA vers d'autres voies de biosynthèse en conditions de stress. Dans un second temps, des approches de biochimie et de génomique fonctionnelle ont permis d'identifier une enzyme de la famille des SCPLs responsable de l'accumulation de DiCTA chez la chicorée. Cette enzyme est également capable de former du 3,5-DiCQA et de l'acide tricaféoyl-quinique (3,4,5-TriCQA), une molécule présente en faible quantité dans plusieurs espèces d'intérêt économique dont la voie de biosynthèse est encore inconnue. Une méthode de production de DiCTA et de 3,4,5-TriCQA a été mise au point dans le but d'obtenir ces molécules en grande quantité pour des applications en santé et nutrition humaines. Le 3,4,5-TriCQA présente notamment des propriétés prometteuses pour le traitement de certaines maladies dégénératives. Enfin, plusieurs gènes ont été clonées et analysées dans le but d'identifier le gène responsable de la formation du CTA, un précurseur du DiCTA, dans la chicorée.