Ingénierie métabolique de la voie des phénylpropanoïdes dans l

Ingénierie métabolique de la voie des phénylpropanoïdes dans l

ANDREW DIAMOND, Étudiant au Doctorat
Ingénierie métabolique de la voie des phénylpropanoïdes
dans l’algue unicellulaire Chlamydomonas reinhardtii
Direction : Isabel DESGAGNÉ-PENIX
Codirection : Simon BARNABÉ
Partenaire industriel : Designer Microbes Inc.
Organisme subventionnaire : CRSNG
Date de début de projet : Janvier 2016
Date de fin de projet : Décembre 2018
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Problématique
Les plantes de la famille des Amaryllidaceae, telles que la jonquille, l’amaryllis et la perce-neige sont
bien connues pour leurs qualités ornementales. Elles sont aussi productrices des alcaloïdes des
Amaryllidaceae, molécules possédant de fortes activités biologiques. Plus de 300 alcaloïdes des
Amaryllidaceae ont été identifiés dans cette famille de plantes et plusieurs d’entre eux sont étudiés
pour leurs potentiels entre autres à titre d’antiviraux, antibactériens, antiparasitaires, anticonvulsifs,
antidépresseurs et agent chimiothérapeutique. Par contre, le développement commercial de ces
molécules est souvent limité par une faible accumulation de celles-ci par la plante productrice. Dans le
but de permettre la production à grande échelle de ces alcaloïdes, il pourrait être envisageable d’opter
pour une production par des microorganismes comme c’est le cas pour la biosynthèse d’insuline au
niveau industriel par la bactérie Escherichia coli. Pour ce faire, les voies métaboliques des alcaloïdes
des Amaryllidaceae doivent être connues afin de permettre l’ingénierie métabolique. Ces molécules ont
pour origine biochimique le même précurseur, c’est-à-dire la norbelladine. La norbelladine est formée
suite à la condensation de la tyramine et du phénylpropanoïde 3,4-dihydroxybenxaldehyde (3,4-DHBA),
cependant la voie de biosynthèse du 3,4-DHBA n’est pas complètement élucidée. Le manque de
connaissance sur la biosynthèse du 3,4-DHBA est un obstacle pour l’ingénierie métabolique dans les
microorganismes.
L’objectif de la recherche
Ce projet de recherche a donc pour but d’élucider le métabolisme (biosynthèse) du phénylpropanoïde
3,4-DHBA et de produire des phénylpropanoïdes dans les microalgues.
Méthodologie
Des analyses bio-informatiques seront réalisées sur le transcriptome de quelques plantes de la famille
des Amaryllidaceae afin de sélectionner des gènes potentiellement impliqués dans la biosynthèse du
3,4-DHBA. Une caractérisation biochimique des enzymes codées par ces gènes permettra de
déterminer leur implication dans la voie métabolique du 3,4-DHBA. Finalement, les gènes dont le rôle
aura été confirmé seront transformés dans des cellules d’algues unicellulaires afin d’obtenir une
souche productrice de 3,4-DHBA.
Applications potentielles et retombées industrielles
La production du 3,4-DHBA par des microalgues ouvre la voie à une production industrielle des
alcaloïdes des Amaryllidaceae pour les industries pharmaceutiques. Du point de vue économique et
environnemental, l’utilisation de microalgues permettra de valoriser certains rejets tels que le dioxyde
de carbone, les eaux usées et plusieurs autres rejets industriels provenant du producteur lui-même et
d’autres industries locales.