Diversité et plasticité des métabolites spécialisés dans les graines de Camelina

Les plantes produisent des milliers de métabolites spécialisés (MS, définition voir encadré) jouant un rôle clé dans les interactions des plantes avec leur environnement. Ces MS sont synthétisés dans différents organes végétaux, notamment dans les graines qui accumulent une grande quantité de diverses classes de MS¹ (voir encadré).

Camelina sativa est une Brassicaceae utilisée à des fins de recherche ou cultivée pour la nutrition humaine/animale et des utilisations industrielles (niveau élevé d’acides gras oméga 3), voir encadré. Néanmoins, peu d’informations étaient disponibles sur la diversité et la plasticité environnementale des MS comme les flavonoïdes et les glucosinolates. La culture de la cameline et d’autres Brassicacées s’accompagne de préoccupations croissantes concernant la santé des végétaux liée aux facteurs de stress.  

Les Métabolites Spécialisés (MS) jouent un rôle clé dans les interactions des plantes avec leur environnement et interviennent dans leur résistance aux stress. Ces MS sont largement accumulés dans les plantes et les graines d’un grand nombre de Brassicacées comme la cameline (Camelina sativa). Cette plante oléagineuse de grande culture connaît un regain d’intérêt ces dernières années pour sa rusticité et sa production d’huile (voir encadré). Massimiliano Corso, équipe "Développement et qualité de la graine" SEEDEV et al.* ont analysé les profils des MS des graines de six génotypes de cameline cultivés au champ et récoltés au cours de cinq cycles de culture^2,3. Outre les MS, une caractérisation des métabolites primaires et des lipides a été effectuée. Les analyses ont révélé que la plupart des MS (ex : flavonols) présentaient une plasticité plus élevée par rapport la plupart des métabolites primaires, y compris les acides gras et certains sucres, les protéines et les lipides (ex: triacylglycérols), mais une plasticité similaire à celle des acides aminés libres et des acides carboxyliques. Les auteurs ont mis en évidence un effet majeurs de l’environnement sur la stimulation du métabolome spécialisé des semences, suggérant que les graines présentent un métabolisme très dynamique et inductible avec un impact sur la qualité des semences.
Les chercheurs visent aussi à caractériser l’impact des stress biotiques sur l’accumulation de MS dans des espèces de cameline domestiquées et sauvages. Une étude approfondie de la diversité métabolique et transcriptionnelle des espèces C. sativa (domestiquée) et C. microcarpa (sauvage) et d'autres Brassicaceae a été effectuée. Un traitement au chlorure de cuivre (CuCl₂₎ a été utilisé pour imiter l’infection pathogène et éliciter le métabolome des graines. Les analyses ont permis d’identifier un grand nombre de MS appartenant à une classe spécifique de phénylpropanoïdes induits par le CuCl₂ qui pourraient jouer un rôle dans l’interaction semence-pathogène.

L’identification de facteurs génétiques associés à l’accumulation des MS en condition de stress dans les graines de cameline sont en cours. Ils aideront au développement de cultures mieux adaptées aux changements climatiques et à l’identification de nouvelles solutions écologiques pour améliorer la qualité des semences.  

* Plateforme de Chimie Métabolisme, IPS2 & Université de Bologne, Italie

Références:
¹ M. Corso, F. Perreau, G. Mouille and L. Lepiniec, Plant Sci., 2020, 296, 110471.
² B. Alberghini, F. Zanetti, M. Corso, S. Boutet, L. Lepiniec, A. Vecchi and A. Monti, Ind. Crop. Prod., 2022, 182, 114944.
³ S. Boutet, L. Barreda, F. Perreau, J.-C. Totozafy, C. Mauve, B. Gakière, E. Delannoy, M.-L. Martin-Magniette, A. Monti, L. Lepiniec, F. Zanetti and M. Corso, Plant J., 2022, 110, 147–165.