Régulation de la biosynthèse des stilbènes

Financé par le Ministère fédéral de l'Education et de la Recherche et le projet italien AGER-SERRES, 2010-2015.

Ce projet a été traité dans le cadre d'une thèse de doctorat de Janine Höll. 

Résumé                                                          

Les stilbènes sont des polyphénols qui jouent un rôle essentiel dans le système de défense des plantes en les protégeant contre le stress biotique (p. ex. les attaques d'herbivores, de microbes) et abiotique (p. ex. les rayons UV). La biosynthèse des stilbènes n'a lieu que chez quelques espèces végétales, dont la vigne est l'un des principaux producteurs. Le composant de base de la plupart des stilbènes est le trans-resvératrol, qui est formé en utilisant des précurseurs issus de la voie de réaction phénylpropanoïde. Cette réaction de condensation est catalysée par la stilbène synthase (STS). Jusqu'à présent, les stilbènes synthases de différentes plantes ont été isolées et partiellement caractérisées, mais la régulation transcriptionnelle de la biosynthèse du stilbène est restée longtemps inconnue. Dans le cadre de ce projet, deux facteurs de transcription R2R3-MYB, qui ont montré une implication dans la régulation de la biosynthèse du stilbène chez Vitis vinifera (la vigne), ont pu être isolés et caractérisés. Les deux facteurs de transcription MYB ont été nommés VvMYB14 et VvMYB15. L'utilisation d'analyses transitoires de l'expression du promoteur dans la vigne et dans le système hétérologue du tabac a permis de mettre en évidence une activation spécifique du promoteur de la stilbène synthase par les deux facteurs de transcription. Cependant, l'expression ectopique du régulateur VvMYB15 dans différents systèmes modèles de vigne (infiltration de feuilles, "Hairy Roots" et plantes in vitro) a conduit à une induction de la biosynthèse du stilbène, ce qui s'est traduit par une augmentation de la production de stilbène. Ces données sur les métabolites ont été confirmées par l'analyse LC-Q-TOF-MS et cette méthode a permis d'identifier différents dérivés simples et oligomères du stilbène avec diverses modifications.

Afin d'obtenir de plus amples informations sur la régulation de la stilbène synthase par les deux facteurs de transcription VvMYB14 et VvMYB15, leur comportement a été examiné en fonction de différentes conditions environnementales et de facteurs de développement. Les deux facteurs de transcription ainsi que les stilbènes synthases testées ont réagi par une augmentation de l'expression sous l'effet du stress. L'analyse a porté sur le stress dû au froid, l'ajout d'hormones, les blessures et le manque de lumière. En outre, une analyse comparative de l'expression des gènes pendant différentes phases de croissance dans les baies de raisin a montré une augmentation de l'expression des deux régulateurs et des stilbènes synthases testés au début de la véraison dans la peau des baies et dans les graines. Cela s'est également traduit par une concentration accrue de stilbènes dans les baies mûres. En outre, une analyse de l'expression des gènes a été effectuée dans différents tissus de vin non stressés ainsi que dans différents types de vin. Dans tous les échantillons analysés, le profil d'expression de VvMYB14/15 et de STS ainsi que la teneur en stilbènes ont été concordants. Ces analyses de l'influence des changements liés au développement, des facteurs environnementaux et de la spécificité des tissus ont révélé un niveau basal élevé de l'expression des deux facteurs de transcription et de la biosynthèse du stilbène, qui peut en outre être multiplié sous l'effet du stress. En outre, les études ont révélé un comportement d'expression divergent des deux facteurs de transcription dans diverses conditions, ce qui pourrait indiquer une fonction régulatrice divergente de VvMYB14 et VvMYB15.

Dans le cadre de ce travail, deux facteurs de transcription R2R3-MYB capables d'induire la biosynthèse du stilbène dans le vin ont été identifiés et caractérisés fonctionnellement pour la première fois.

Publications :

Höll et al. (2013) : The R2R3-MYB transcription factors MYB14 and MYB15 regulate stilbene biosynthesis in Vitis vinifera. In : The Plant cell 25. 10.1105/tpc.113.117127.

Höll Janine (2014) : The R2R3 MYB Transcription Factors VvMYB14 and VvMYB15 as Regulators of the Stilbene Biosynthesis in Vitis vinifera. Thèse de doctorat