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Dissecting Carotenoid-Related Protein Interaction Dynamics for Tailoring Healthier Crops

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Optimiser la production de caroténoïdes des cultures

Les chercheurs espèrent pouvoir produire des plantes présentant une concentration plus importante en caroténoïdes, des molécules essentielles pour la santé, en montrant comment les plantes régulent précisément la production de ces bio-composés de très grande valeur.

Changement climatique et Environnement

Les caroténoïdes appartiennent à une famille de pigments qui permettent à la plante de recueillir l'énergie solaire par photosynthèse tout en agissant comme écran solaire pour la protéger. Les animaux ont également besoin des caroténoïdes comme source de vitamine A et les protéger d'un grand nombre de pathologies comme le cancer ou les maladies cardiovasculaires. La plupart des animaux étant incapables produire les caroténoïdes, ceux-ci ne pourront être obtenus que par un régime alimentaire contenant des végétaux. Le projet CAROTENACTORS (Dissecting carotenoid-related protein interaction dynamics for tailoring healthier crops), financé par l'UE, a été lancé afin de mieux comprendre comment les végétaux étaient capables de réguler la production de ces pigments et pouvoir créer in fine, des plantes riches en caroténoïdes. Les plantes fabriquent les caroténoïdes à partir d'une voie biochimique complexe mettant en jeu de nombreux gènes et enzymes. Pour éviter la production d'une quantité trop importante ou trop faible de caroténoïdes, cette voie métabolique est strictement régulée mais cette régulation n'est pas encore totalement comprise par les chercheurs. Les partenaires du projet ont sélectionné les plants de tomate comme modèle pour découvrir les mécanismes responsables de la régulation de production des caroténoïdes au cours du mûrissement. Quand elles murissent, les tomates changent de couleur, passant du vert au rouge, parce que la concentration des pigments verts de la chlorophylle diminue alors que celle des caroténoïdes orange/rouge augmente. En surveillant les modifications biochimiques accompagnant les différentes étapes du mûrissement de la tomate, les chercheurs ont pu isoler les mécanismes spécifiques régulant le passage d'une production importante de chlorophylle à une fabrication majoritairement de caroténoïdes. Ils ont ainsi montré que pendant ce processus, le fruit semblait réutiliser un système de communication entre plantes d'une nouvelle façon lui permettant de réguler précisément la production de caroténoïdes pendant le mûrissement. Dans ce système, le principal pigment photosynthétique, la chlorophylle, empêche la production excessive de caroténoïdes dans le fruit vert en filtrant la lumière du soleil et in fine, lui faire de l'ombre. Quand la chlorophylle est dégradée lors du processus de mûrissement, elle permet à certains rayons lumineux d'activer les composants d'une voie de signalisation aboutissant à la modulation de la production de caroténoïdes. Les rayons lumineux agissent en promouvant la dégradation des facteurs de transcription réprimant l'expression du gène codant pour le principal enzyme à l'origine de la production de caroténoïdes. Ce gène n'étant plus réprimé, la production de caroténoïdes est alors stimulée et le fruit devient rouge. Les connaissances générées par ce projet permettront aux chercheurs de moduler le niveau de caroténoïdes dans les plantes et plus particulièrement dans certaines cultures pour le plus grand bénéfice de la santé humaine.

Mots‑clés

Caroténoïde, vitamine A, voie biochimique, régulation, tomate

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29 Novembre 2022