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Tpe sur le café
Posté le 18/09/2013 à 20h43
nori
Posté le 18/09/2013 à 20h43
Je ne sais pas si ça peut te servir pour ton TPE, mais voilà mon cours sur le métabolisme secondaire (qui produit la caféine) :
MÉTABOLISME SECONDAIRE
Il a été mis en place à cause de la vie fixée des plantes :
compétition pour la nourriture, la lumière...
défense (synthèse des métabolites secondaires)
attractivité (pour les pollinisateurs, bactéries...)
Le métabolisme primaire englobe les processus cataboliques (glycolyse...) et anaboliques (synthèse d'acides aminés, d'acides nucléiques...), sauf la voie du Shikimate qui synthétise des acides aminés aromatiques, à la base d'une des trois grandes familles de métabolites secondaires.
Un métabolite secondaire est historiquement synthétisé, mais pas nécessaire à la vie de la plante. Cependant, il est essentiel à la survie et à l'adaptation. Ils sont présents en très faible quantité dans la plante. Ils sont stockées dans les vésicules, la vacuole et les plastes.
On distingue :
l'allepathie : inhibe la germination des autres plantes,
les phytoalexines qui sont des antifongiques et anti bactériens
les flavonoïdes qui attirent les rhizobiums.
Les lieux de synthèse des métabolites secondaires sont spécifiques : la synthèse se fait uniquement dans certains tissus et uniquement dans certaines parties de la cellule.
I – Rôle des métabolites secondaires
1) La communication
Les hormones végétales font partie des métabolites secondaires : les gibbérélines sont des terpènes, l'AIA est un amine, l'acide salycilique est un composé phénolique...
Allélopathie : la plante produit des molécules qui vont inhiber la croissance des plantes autour de la plante émettrice. Elle se donne ainsi libre accès à l'eau, aux ions... C'est une stratégie de compétition qui tend à diminuer les capacités des autres individus. (exemple de la jugulone chez le noyer noir)
2) Port dressé
C’est ce qui permet la croissance en hauteur de la plante. Il est mis en place grâce aux lignines, des polymères de composés phénoliques, elle est donc hydrophobe.
Elles se déposent dans la paroi secondaire de certaines cellules végétales des plantes vasculaires terrestres ; On trouve des parois imprégnées de lignines dans les cellules des tissus de soutient de la plante (sclérenchyme) et dans le xylème. La paroi est produite à l'intérieur de la cellule, et donc pousse vers l'intérieur.
La lignine représente 15 à 30% de la masse sèche des tiges ligneuses, 5 à 20% des tiges herbacées et 5% des feuilles.
Pour l'homme, la lignine représente un outil de construction (car elle est très rigide), elle a également un fort pouvoir calorifique, et permet la fabrication du papier (cellulose).
3) Anti stress : rôle défensif important
Les plantes réduisent leur digestibilité grâce à la lignine, à la cellulose et notamment aux tanins. Les tanins sont hydrolysables : ils libèrent de l'acide gallique qui créé des liaisons solides avec les enzymes de la digestion, et les inactive.
On note également une action antifongique, antibactérienne et insecticide de la part des terpènes, flavonoïdes, alcaloïdes...
4) Coloration
Les principaux pigments floraux sont les anthocianes (flavonoïdes).
II – Les grandes familles de métabolites secondaires
1) Les terpènes
Ce sont une répétition de l'isopentenyl diphosphate, assemblés par l'IPP isomérase. Selon le nombre de carbone qu'ils contiennent, leur nom est différent :
5 C : hémiterpènes
10 C : monoterpènes (comme les huiles essentiels)
20 C : ditermènes
30 C : triterpènes.
Ils ont une action antifongique, antibactérienne et d'insecticide. Par exemple, le taxol est un anti mitotique présent dans l'if.
2) Les composés phénoliques
On en dénombre 8 000 représentant qui forment 40% du carbone organique qui circule dans la biosphère. Il sont un fort pouvoir organoleptique.
Les lignines sont des polymères de composés phénoliques, la monoglioles. Selon la nature de ces monoglyols, on a différents types de lignine.
3) Les alcaloïdes
On en dénombre 15 000. 20% des plantes vasculaires sont capables d'en produire. Ce sont des composés azotés, à très forte valeur ajoutée. Ils sont synthétisés à partir de lysine, de tyrosine et de tryptophane.
III – Production des métabolites secondaires
Ils ont un intérêt économique car ils donnent une image naturelle aux colorants, fragrances, actifs pharmaceutiques et arômes alimentaires.
Ces métabolites peuvent être synthétisés de façon organique, souvent à bas prix (possible par exemple pour l'aspirine, mais pas toujours), ou alors par culture des plantes, ce qui est également peu coûteux, mais encore pas toujours pssible (8 000 Ha dédiés en France).
La pharmacopée représente 12 00 plantes dont 34 sont en vente libre (plantes aromatiques, condiments). Les autres osnt transformées par les industries alimentaires, pharmaceutiques et cosmétiques.
Le marché français des métabolites importe 70 à 80% des volumes utilisés chaque année, soit 19 000 tonnes.
Cultures de cellules
Pour produire des métabolites, on peut utiliser des cultures de cellules, sous forme de cal. Les taux d'auxine et de cytokinines sont maintenus hauts afin de favoriser la callogénèse et pouvoir ainsi facilement obtenir une suspension de cellules. On observe un découplage entre la croissance cellulaire et la production des métabolites : la quantité de métabolites maximale produite est atteinte bien après que les cellules n'ai atteint leur développement maximal. De plus, en solution les cellules sont mal oxygénées, ont tendance à sédimenter et à s'attacher entre elles. Il faut donc recourir à des méthodes d'agitation, mais elles peuvent mettre en danger la vie des cellules en les cisaillant.
Pour améliorer la production des métabolites secondaires par les cellules en suspension, on peut avoir recours à l'élicitation (mime une attaque par un pathogène, par ajout d'hormone de stress ou de pathogène inactivé), ou alors on peut introduire des précurseurs dans le milieu de culture, ou encore perméabiliser les cellules et les immobiliser pour que la récolte des molécules d'intérêt soit plus aisée.
Ingénierie métabolique
C'est une « amélioration de l'activité cellulaire par manipulation des fonctions enzymatiques, de transport, et de régulation de la cellule en utilisant l'ADN recombinant ».
Par exemple, une voie métabolique donne deux produits à partir d'un seul précurseur. Pour augmenter la production d'un des deux composés, on supprime la voie qui produit l'autre : on invalide un gène qui, par exemple, code pour la première enzyme de la voie à supprimer (transgenèse par ajout de construction anti-sens : on met les gènes d'intérêt sous l'influence du promoteur 35S, ou on utilise la stratégie de silencing SIRNA).
Si le début de la voie sert de précurseur pour former un autre composé, on introduit un nouveau gène pour détourner la voie
Exemple de la pervenche de Madagascar
La plante produit des alcaloïdes indoliques utilisés comme anticancéreux (anti mitotiques) qui ont donc une forte valeur ajoutée. Mais la plante ne produit que peu de métabolites en champ, et également en culture in vitro.
On veut donc améliorer la production en métabolites de la plante. L'expression du gène d’intérêt est la plus forte au niveau du cortex racinaire, alors qu'on a l'obligation d'une dé différenciation pour pouvoir cultiver une suspension cellulaire. La machinerie cellulaire devient donc différente et ne produit plus d'alcaloïdes, sauf en réponse à un stress, il faut donc ajouter du méthyljasmonate et supprimer l'auxine pour le mimer.
Sinon, on recherche un des facteurs de transcription impliqué dans la morphogenèse des racines, pour avoir une différenciation métabolique de type racinaire. C'est le facteur de transcription à boîte MADS : AGL12. Il est mis sous contrôle d'un promoteur 35S et est alors surexprimé dans les cellules. La culture cellulaire transgénique a alors une structure de type parenchyme. En surexprimant un seul gène, on a ainsi créé une production d'alcaloïdes dans les cultures de cellules et une légère différence morphologique.
Composés hétérologues
Un composé hétérologue est un composé non produit naturellement. La plante sert alors uniquement d'incubateur, de bioréacteur. Mais ceci implique un néométabolisme.
La production par les plantes peut être intéressante car la culture au champ est peu coûteuse, et supportent bien la production d'une nouvelle molécule, qui risque peu d’interagir avec d'autres déjà présentes dans la plante, il y a peu de risque de contamination homme/plante. En revanche, on peu observer des problèmes de maturation de certaines protéines, c'est un procédé plus long et coûteux que la production à l'aide de levures et de bactéries, et la mise en place d'un tel système n'est pas encore bien acceptées par le public.
La production de composés hétérologues concerne principalement des protéines : contre le virus de l'herpès produites par le soja, lipase gastrique de chien par le maïs, vaccins à l'étude pour être pris oralement.
) bah on a quand même eu 15 pour ma part , 18 pour ma pote 
