• Langue : Anglais
• Discipline : Biotechnologies agroalimentaires, sciences de l'aliment, physiologie
• Identifiant : 2025ULILR041
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 25/11/2025

Résumé en langue originale

Au cours de leur évolution, les plantes ont développé un panel complexe de métabolites spécialisés dont la synthèse et l'accumulation sont spécifiques des espèces, tissus et stades de développement, en réponse aux stress imposés par leur milieu. Parmi ces molécules, les esters d'acide caféique forment une classe de composés phénoliques dont les rôles sont encore mal connus. La chicorée industrielle (Cichorium intybus L.) accumule notamment quatre de ces esters : l'acide chlorogénique (5-CQA), isochlorogénique (3,5-DiCQA), caftarique (CTA) et chicorique (DiCTA). Si le 5-CQA et 3,5-DiCQA sont largement retrouvés dans le règne végétal et semblent jouer un rôle dans la défense contre les Ultraviolets (UV) et certains pathogènes, le CTA et le DiCTA sont accumulés dans un nombre restreint d'espèces et n'ont pas de rôle identifié. Dans la chicorée, ces deux composés sont présents en grande quantité dans les feuilles. Ce projet de thèse a pour but d'élucider les voies de biosynthèse de ces esters d'acide caféique, dont seule la voie du 5-CQA est actuellement connue chez la chicorée.Dans un premier temps, nous avons caractérisé, chez la chicorée, des protéines de la famille des GDSL capables d'hydrolyser le 5-CQA in vitro et in vivo pour libérer de l'acide caféique et de l'acide quinique. Ces enzymes constituent le premier exemple de protéines possédant une telle activité chez les plantes. Elles seraient impliquées dans la remobilisation du 5-CQA vers d'autres voies de biosynthèse en conditions de stress. Dans un second temps, des approches de biochimie et de génomique fonctionnelle ont permis d'identifier une enzyme de la famille des SCPLs responsable de l'accumulation de DiCTA chez la chicorée. Cette enzyme est également capable de former du 3,5-DiCQA et de l'acide tricaféoyl-quinique (3,4,5-TriCQA), une molécule présente en faible quantité dans plusieurs espèces d'intérêt économique dont la voie de biosynthèse est encore inconnue. Une méthode de production de DiCTA et de 3,4,5-TriCQA a été mise au point dans le but d'obtenir ces molécules en grande quantité pour des applications en santé et nutrition humaines. Le 3,4,5-TriCQA présente notamment des propriétés prometteuses pour le traitement de certaines maladies dégénératives. Enfin, plusieurs gènes ont été clonées et analysées dans le but d'identifier le gène responsable de la formation du CTA, un précurseur du DiCTA, dans la chicorée.

Résumé traduit

In response to pressures of their environment, plants have evolved a complex array of specialized metabolites which synthesis and accumulation depend on species, tissues, and developmental stages. Among these molecules, caffeic acid esters are a class of phenolic compounds with poorly characterized roles in plant. Industrial chicory (Cichorium intybus L.) mainly accumulates four of these esters: chlorogenic acid (5-CQA), isochlorogenic acid (3,5-DiCQA), caftaric acid (CTA) and chicoric acid (DiCTA). While 5-CQA and 3,5-DiCQA are widely distributed in the plant kingdom and may protect against ultraviolets (UV) exposure and pathogens, CTA and DiCTA are far less common and have no identified roles. In chicory, these two compounds accumulate in high amounts in the leaves. This thesis aims to elucidate the biosynthetic pathways of these caffeic acid esters, of which only the 5-CQA pathway is currently known in chicory.First, we characterized two enzymes from the GDSL family in chicory that catalyze the hydrolysis of 5-CQA in vitro and in vivo, releasing caffeic acid and quinic acid. These enzymes are the first known proteins with such activity in plants and they may be involved in the remobilization of 5-CQA towards other biosynthetic pathways under stressful conditions. Second, we used biochemical characterization and functional genomics to identify an enzyme from the SCPL family responsible for DiCTA accumulation in chicory. This enzyme can also form 3,5-DiCQA and tricaffeoyl-quinic acid (3,4,5-TriCQA), a molecule found in small amounts in several economically important species with a yet unknown biosynthetic pathway. We developed a system to produce DiCTA and 3,4,5-TriCQA to obtain high amounts of these molecules for applications in nutrition and human health. 3,4,5-TriCQA, notably, has interesting properties for treating neurodegenerative diseases. Finally, we cloned and analyzed several genes to identify the gene responsible for the synthesis of CTA, a DiCTA precursor, in chicory.