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GRAND ANGLE
Recruter des
ouvrières spécialisées
n° 03 - novembre 2014 -
CEAbio
tiliser les chloroplastes, « centrales
solaires » des plantes et des micro-
algues, pour développer les
bioénergies ? Faire produire en grande quan-
tité des substances d’intérêt, médicaments ou
autres, par des bactéries ? Ce sont deux des
nombreuses applications possibles de l’ingé-
nierie métabolique, à savoir l’utilisation des
processus biologiques à des fins industrielles.
Et qui mieux que la protéomique peut décrire
avec précision ces processus, en identifier
chaque composant ?
Usine chloroplastique
Fort de ce constat, le CEA-IRTSV s’est
engagé dans plusieurs projets liant ingénierie
métabolique et protéomique pour modéliser
le fonctionnement des chloroplastes. En
collaboration, les équipes de son laboratoire
de Physiologie Cellulaire et Végétale, dirigé
par Norbert Rolland, et d’EDyP utilisent leur
expertise pour localiser avec précision les
protéines dans les chloroplastes de la plante
Arabidopsis thaliana
.
« La protéomique quanti-
tative permet de repérer l’abondance de chaque
protéine dans les différents sous-compartiments
du chloroplaste, en particulier les thylacoïdes,
où se déroule la phase photochimique de
la photosynthèse »
, explique Myriam Ferro,
co-directrice d’EDyP. La localisation précise
de plus de 1300 protéines chloroplastiques,
ou liées au chloroplaste, a ainsi conduit à
une première base de données en 2010. Cette
année, des analyses encore plus fines ont
été publiées et précisent la localisation des
protéines dans les différents sous-comparti-
ments des thylacoïdes.
«Ces recherches très en
amont enrichissent les données pour modéliser
au mieux l’architecture et le fonctionnement
du chloroplaste et aller vers la description de
ce que nous appelons le chloroplaste virtuel »
,
indique Myriam Ferro. Or, plus le fonction-
nement du « chloroplaste virtuel » sera décrit
avec précision, plus les projets d’ingénierie
métabolique pour la synthèse de molécules
d’intérêt par des micro-algues ou des plantes
auront des chances d’aboutir.
Plateforme biologique
Une autre idée de l’ingénierie métabolique
est de tirer profit de processus biologiques,
en les intégrant dans des « plateformes » de
production, comme la bactérie
Escherichia
coli
.
« Il faut pour cela optimiser les souches
de bactéries, ajuster le plus finement possible
les réactions enzymatiques impliquées dans
la production de la molécule recherchée »
,
observe Myriam Ferro. Grâce aux techniques
de protéomique mises au point au laboratoire,
notamment la technique PSAQ™
les enzymes bactériennes
peuvent être dosées très précisément afin,
in fine
, de pouvoir contrôler les paramètres
cinétiques des réactions. Objectif : produire
des composés d’intérêt sans mettre en péril la
vie de la cellule ! Un premier programme de
recherche a été mené en collaboration avec
la société française Metabolic Explorer afin
de quantifier les protéines du métabolisme
central d’
E. coli
. Ces travaux se poursuivent
dans le cadre des Investissements d’avenir
par le biais d’un second programme, baptisé
RESET, en collaboration avec Metabolic
Explorer et l’INRIA. Celui-ci vise ni plus ni
moins qu’à
« éteindre et rallumer »
à volonté
la machinerie cellulaire de la bactérie pour
optimiser les rendements de production de
biocarburants, de produits chimiques ou de
médicaments.
U
INGENIERIE METABOLIQUE
Suspension de
chloroplastes.
© P. Avavian/CEA
Chambre de culture
de
Arabidopsis thaliana
, d’où
sont extraits les chloroplastes.
© P. Avavian/CEA
