Modification de la synthèse des furocoumarines chez Ruta graveolens L. par une approche de génie métabolique, Functional exploration of the biosynthesis pathway of phenylpropanoids of Ruta graveolens by metabolic engineering

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UMR 1121, INPL-INRA, RP2E
LABORATOIRE AGRONOMIE ET ENVIRONNEMENT

THESE



MODIFICATION DE LA SYNTHESE DES

FUROCOUMARINES CHEZ Ruta graveolens L. PAR

UNE APPROCHE DE GENIE METABOLIQUE




Présentée pour l’obtention du titre de


Docteur de l’INPL
En Sciences Agronomiques

Par

Sébastien DOERPER


Soutenue le 12 novembre 2008, devant le jury composé de :

M. F. Bourgaud Professeur, ENSAIA-INPL, Nancy Examinateur
M. A. Hehn Maître de conférence, ENSAIA-INPL Nancy Examinateur
Mme D. Werck-Reichhart Directeur de recherche, ULP-IBMP, Strasbourg Rapporteur
M. B. Saint-Pierre Professeur, UFR, Tours Rapporteur
M. E. Gontier Professeur, UPJV, Amiens Invité
Mme D. Laurain-Mattar Professeur, Faculté de Pharmacie, Nancy Invitée
Remerciements
Remerciements

Les travaux présentés dans ce mémoire ont été réalisés au sein de l'UMR 1121,
Laboratoire Agronomie et Environnement Nancy Université - INRA Nancy-Colmar.

Je tiens tout d'abord à remercier Monsieur Sylvain Plantureux, Professeur à l’ENSAIA
et Directeur de l'UMR 1121, de m’avoir acceuilli dans son laboratoire de recherche.

Je remercie les chercheurs qui ont accepté de participer au jury de cette thèse :
Madame Danièle Werk-Reichhart, Directeur de recherche CNRS à l'Institut de Biologie
Moléculaire des Plantes de Strasbourg et Monsieur Benoît Saint-Pierre, Professeur à
l'Université Francois Rabelais de Tours, qui seront les rapporteurs de cette thèse. Je remercie
également Madame Dominique Laurrain-Mattar, Professeur à la Faculté de Pharmacie de
Nancy, qui a accepté de participer à cette soutenance en tant qu’invitée. J’attends leurs
critiques et leurs jugements sur ce travail de recherche.

Je tiens plus particulièrement à remercier Monsieur Frédéric Bourgaud, Professeur à
l’ENSAIA et Directeur de thèse. Je le remercie de la confiance qu'il m'a témoignée en me
prenant comme thésard. Merci d'avoir réuni les conditions nécessaires au bon déroulement de
mes travaux.

Je tiens à exprimer toute ma gratitude au Docteur Alain Hehn, maître de conférence à
l'ENSAIA et co-directeur de thèse. Je le remercie de la confiance qu’il m’a accordée tout au
long de ma thèse. Merci pour la disponibilité, l’écoute, l’aide et le soutien moral dont il a fait
preuve à mon égard. Je ne le remercierai jamais assez pour toute l’énergie et le temps qu’il a
consacré à corriger ce manuscrit.

3 Remerciements
Je remercie Monsieur Eric Gontier, Professeur à l’Université de Picardie Jules Verne
d’Amiens pour son soutien moral lorsqu’il était encore sur Nancy. Je le remercie de s’être
autant impliqué et de la grande disponibilité dont il a fait preuve.

Je remercie toutes les personnes (Stéphanie, Stéphane, Serge et les autres dont j’ai
oublié le prénom) qui ont participé de près ou de loin à mes travaux. Merci à Monsieur
Bertrand Aigle de m’avoir permis d’utiliser la PCR en temps réel située à la Faculté des
Sciences de Vandoeuvre-les-Nancy. Merci à Stéphane Hacquard pour l’aide qu’il me donne à
chaque fois que je vais faire une PCR quanti à Champenoux. Je tiens également à adresser
mes remerciements à Madame Catherine Lapierre (INRA Paris-Grignon) pour avoir réalisé
les analyses de lignines de rue.

Je voudrais simplement exprimer mes remerciements à toutes les personnes travaillant
au laboratoire pour avoir su entretenir une ambiance remarquable. Merci à Thamara, Mina,
Martine, Bernard, Christophe, Sophie et toute l’équipe que je ne cite pas en entier (par peur
d’en oublier un). Je n’oublie pas les thésards qui se sont succédés ces 4 années passées (Minh,
Romain, Sébastien, Boris, Dao, Robert, Camille, Mickael, Lama, Flore, Etienne et le petit
nouveau Guilhem. Merci à Sissi et Etienne, collègues de bureau, qui mettent une ambiance
extraordinaire (surtout Sissi qui fait le singe en face de moi). Je manquerais à tous mes
devoirs si je ne parlais pas de Christelle, Amandine, μseb et Serge avec qui on a passé une
année exceptionnelle à rire, rire et rire.

Je fais une spéciale dédicace à Emmanuelle Personneni, qui suite à notre aventure, a
donné naissance à notre enfant Pipo. J’espère qu’elle nous reviendra un jour de Caen (les gens
sont plutôt spéciaux par là bas). Merci à Flore Biteau d’avoir été mon alliée et confidente
pendant les périodes sombres et difficiles (surtout la fin de thèse).

Je remercie mes fidèles amis, Christelle, Séverine, Christine, Pàl, Jean-Luc, Nao,
Vincent, Murielle, Michel, qui ont toujours été présents dans les moments importants de ma
vie. Pourvu que ça dure !

4 Remerciements
Je remercie également mes « vieux amis » de fac qui sont là depuis mes débuts à
Nancy. Merci à Pascaline, Laetitia, Marie, Céline et leur conjoint respectifs qui me suivent
depuis le DEUG. Merci à Julie, Caroline et Elyette mes amies biochimistes.

Je tiens également à saluer mes collègues du Centre Antipoison de Nancy et de
Toxicovigilance qui m’ont accueuilli au sein de leur service. Merci au Docteur Luc Ferrari.

Je voudrais aussi saluer mes jeunes amis « bébés Apothicaires » (Charlotte la poliotte,
Coralie, les Malvaceae, Maître Duval) qui m’ont accepté au sein de la prestigieuse famille des
Pharmaciens.

Je garde le meilleur pour la fin. Merci à toute ma famille (parents, beaux parents, frère,
oncles, tantes, cousins, cousines, …..et mon filleul) de me donner tout leur amour et leur
confiance, ce en quoi, rien de tout cela n’aurait été possible. Malgré les joies, les tristesses et
toutes les difficultés de la vie quotidienne, la famille reste le sanctuaire où l’on peut se
ressourcer. Je remercie aussi ma belle famille qui m’a accueilli en son sein. Je suis
éternellement reconnaissant envers mes beaux parents d’avoir su trouver les arguments pour
me motiver à reprendre des études en Pharmacie.

Et enfin, je souhaite dédicacer ce travail de thèse à deux personnalités exceptionnelles
qui ont pris chacune une place importante mais différente dans ma vie. En premier lieu, je
remercie ma défunte grand-mère d’avoir contribué à mon éducation et d’avoir fait de moi ce
que je suis. En second lieu, la personne qui mérite le plus de figurer dans ce manuscrit n’est
autre que Thomas. Au fil des années il a su m’épauler, me soutenir, me guider dans mes choix
tant personnels que professionnels. Ne lui parlez surtout plus de Ruta graveolens, de
furocoumarines ou de plantes génétiquement transformées, il en a assez entendu et lu pour
une paire d’années.
5
Table des matières
Table des matières
Table des matières ____________________________________________________ 1
Table des figures et tableaux ____________________________________________ 7
Abbréviations _______________________________________________________ 11
Nom vernaculaire des espèces citées _____________________________________ 13
Chapitre I : Synthèse bibliographique ____________________________________ 15
1 Les Furocoumarines ________________________________________________ 15
1.1 Les furocoumarines : généralités ____________________________________________ 15
1.1.1 Structures générales et propriétés physicochimiques ______________________ 15
1.1.2 Distribution dans le règne végétal______________________________________ 16
1.1.3 Rôles éc