Les trichomes glandulaires : des bioréacteurs pour la production de métabolites spécialisés

Le sclaréol, un métabolite spécialisé antifongique produit par la sauge sclarée, Salvia sclarea, est la molécule naturelle végétale de départ utilisée pour l'hémisynthèse de l'ambroxide, un ingrédient utilisé en parfumerie fine. Le sclaréol est principalement produit dans les calices des fleurs de sauge sclarée ; cependant, la localisation cellulaire de la biosynthèse du sclaréol reste inconnue.

Afin d'élucider le site de biosynthèse du sclaréol, l’équipe FLOCAD de l’IPS2, en collaboration avec le Laboratoire de Chimie Moléculaire (LCM, UMR 9168, CNRS, Ecole Polytechnique, Institut Polytechnique de Paris) et le Laboratoire Mécanique des Sols, Structures et Matériaux – MSSMAT (UMR 8579 CNRS/ CentraleSupélec/UPSaclay, Gif-sur-Yvette), ont analysé sa distribution spatiale dans l'épiderme du calice en utilisant l'imagerie par spectrométrie de masse à désorption/ionisation laser (LDI-FTICR-MSI) et ont étudié le profil d'expression des gènes de biosynthèse du sclaréol dans les trichomes glandulaires isolés (GT).

Leur étude parue dans Horticulture Research a montré que le sclaréol s'accumule spécifiquement dans les cellules glandulaires des GTs dans lesquelles les gènes de biosynthèse du sclaréol sont fortement exprimés. Ils ont ensuite isolé un mutant glabre et démontré que plus de 90% du sclaréol est produit par les trichomes glandulaires à large glande (voir la figure ci-dessous). Des expériences utilisant le traceur isotopique 13C-glucose et des inhibiteurs enzymatiques spécifiques ont également révélé que la voie de biosynthèse du méthylerythritol-phosphate (MEP) était la source principale du précurseur de l'isopentényl diphosphate (IPP) utilisé pour la biosynthèse du sclaréol.

Ces résultats démontrent que le sclaréol est un diterpène dérivé du MEP produit par les GTs capitonnés de la sauge sclarée, soulignant le rôle des GTs comme bioréacteurs dédiés à la production de métabolites spécialisés.

Figure : Fleur de sauge sclarée et trichomes glandulaires. a, Différents organes de la fleur de sauge sclarée. Ca, calice ; Co, corolle ; Pi, pistil ; St, étamine. échelle : 5 mm. b,c, Micrographie électronique à balayage de la surface d'un calice de sauge sclarée. Différents types de trichomes glandulaires sont observés : LC, trichome glandulaire à large glande; SC, trichome glandulaire à petite glande ; P, trichome glandulaire peltée. échelle : 50 µm.

04 novembre 2021