Étude des gluthation transférases de la classe Phi du peuplier (Populus trichocarpa) : caractérisation structurale, enzymatique et recherche de molécules cibles

Les glutathion transferases (GSTs) constituent une famille multigenique d’enzymes presentes dans les trois domaines du vivant. Cette presence ubiquitaire souligne l’origine sans doute tres ancienne de ces enzymes ainsi que des fonctions fondamentales conservees au cours de l’evolution. Ces enzymes sont impliquees notamment dans la detoxication cellulaire de molecules toxiques et dans le metabolisme secondaire. Les analyses phylogenetiques regroupent les GSTs des organismes photosynthetiques au sein de quatorze classes qui peuvent etre separees en deux grands groupes selon le residu catalytique : les GSTs a serine catalytique qui possedent des activites de conjugaison du glutathion (GSH) et/ou peroxydase tandis que les GSTs a cysteine catalytique presentent des activites thioltransferase, deshydroascorbate reductase et de deglutathionylation. Les GSTs a serine catalytique de la classe Phi (GSTF) sont presentes chez les organismes photosynthetiques et certains basidiomycetes. Chez les plantes, cette classe comprend un nombre de genes plus important que les autres classes de GSTs. Ceux-ci sont parmi les plus regules en reponse a divers stress et ils ont ete fortement etudies chez les plantes cerealieres en raison de l’activite de detoxication des herbicides des proteines correspondantes. Pourtant, a quelques exceptions pres, les roles physiologiques des GSTFs restent inconnus et la redondance d’isoformes dans cette classe reste incomprise. Par des approches moleculaires, biochimiques et structurales, l’analyse structure-fonction des huit GSTFs de l’arbre modele Populus trichocarpa a ete realisee au cours de cette these. L’analyse phylogenetique des GSTFs chez les organismes photosynthetiques a montre que cette classe est apparue au moment de l’apparition terrestre des vegetaux et que differents groupes pouvaient etre identifies avec des motifs catalytiques distincts. L’analyse transcriptionnelle a montre que les genes relatifs aux GSTFs de peuplier sont principalement exprimes dans les fleurs femelles, les petioles et les fruits. Certains aspects du mecanisme reactionnel ont ete caracterises en determinant notamment les parametres cinetiques et d’interaction des huit GSTFs et de plusieurs variants mutes pour des residus cles vis-a-vis de substrats modeles. Les structures de cinq des huit GSTFs ont ete resolues et ces proteines dimeriques adoptent un repliement GST canonique et des specificites structurales au niveau du site actif ont pu etre observees. De plus, au regard de la capacite des orthologues des GSTFs a lier des hormones et des flavonoides ainsi que de l’expression recurrente des GSTFs de peuplier dans les fruits et les fleurs femelles, deux organes riches en ces molecules, il peut etre suppose qu’elles ont aussi des proprietes de type ligandine. Des resultats preliminaires ont egalement ete obtenus pour la recherche de substrats physiologiques a partir de metabolites extraits de differents organes de peuplier. A terme, l’identification de ces substrats permettra de determiner le mode d’action (catalytique vs ligandine) de chaque enzyme et d’identifier clairement les fonctions in planta de ces enzymes