Les alcaloïdes des Amaryllidacées (AA) représentent une classe importante de métabolites spécialisés restreints aux plantes de la famille des Amaryllidacées. Il y a plus de 600 AA identifiés à ce jour, avec diverses structures et propriétés pharmacologiques. Malgré leur grande diversité structurelle, tous les AA partagent un intermédiaire central commun appelé la norbelladine.
Poursuivant dans la voie de biosynthèse, la norbelladine subit une réaction de couplage carbone-carbone du phénol qui séparent les AA en trois groupes différents, à savoir, para-para’, ortho-para’ et para-ortho’. Quelques exemples d’AA incluent l’inhibiteur de l’acétylcholinestérase galanthamine, le composé antitumoral lycorine et le composé cytostatique crinine.
De nombreux AA ont été utilisés depuis l’Antiquité pour traiter différentes maladies et plaies, mais en raison de leurs faibles concentrations in planta et de leur voie de biosynthèse inconnue, seule la galanthamine (inhibiteur de l’acétylcholinestérase) est actuellement commercialisée par des sources naturelles (Galanthus, Leucojum et Narcissus) et cliniquement utilisée pour le traitement de la maladie d’Alzheimer.
Ainsi, afin d’assurer la disponibilité commerciale des AAs, l’application de l’ingénierie métabolique est nécessaire pour augmenter leur production, cependant ce n’est pas possible pour l’instant puisque les gènes impliqués dans la biosynthèse des AA restent à découvrir. Par conséquent, nous avons concentré notre étude sur l’élucidation de la voie de biosynthèse des AA et la caractérisation d’un nouveau gène grâce à l’étude intégrée du transcriptome et du métabolome de Narcissus pseudonarcissus ‘King Alfred’.
Nous avons pu identifier tous les gènes biosynthétiques proposés (PAL, TYDC, C3H, C4H, CYP, OMT / NMT, HCT et 4CL) et les gènes connus (N4OMT, CYP96T1, NR et V11H) dans le transcriptome de Narcissus pseudonarcissus ‘King Alfred’. En utilisant la technique de RT-qPCR, l’expression des gènes a été étudiés et est en corrélation avec le profil des AA obtenu par l’UPLC-QTOF-MS à partir de différents tissus (bulbes, racines, tiges, feuilles et fleurs) de Narcissus pseudonarcissus ‘King Alfred’.
De plus, nous avons appliqué la stratégie de recherche d’orthologues de norcoclaurine synthase (NCS), qui a permis l’identification réussie d’un nouveau gène de la voie de biosynthèse des AA nommé norbelladine synthase (NBS). Enfin, la caractérisation fonctionnelle de la NBS a confirmé son rôle dans la formation de la norbelladine.
Soutenance de thèse de doctorat en biologie cellulaire et moléculaire ayant eu lieu le 28 mai 2018
Mme Céline Van Themsche (professeure, UQTR), M. Hugo Germain (professeur, UQTR), Mme Aparna Singh (étudiante), Mme Isabel Desgagné-Penix (professeure, UQTR) et M. Charles Goulet (professeur, Université Laval).
Membres du jury
Hugo Germain, président
Professeur, Université du Québec à Trois-Rivières
Isabel Desgagné-Penix, directrice de recherche
Professeure, Université du Québec à Trois-Rivières
Céline Van Themsche
Professeure, Université du Québec à Trois-Rivières
Charles Goulet, évaluateur externe
Professeur, Université Laval
