Étude de l'effet de la sous-expression de l'enzyme triosephosphate isomérase cytosolique sur le métabolisme de cellules de pomme de terre à l'aide d'un modèle métabolique cinétique

Le métabolisme végétal est complexe et démontre une grande flexibilité face à des changements environnementaux tels que des variations de température, ou encore un manque de nutriments ou même d'eau. Aussi, même si les grandes voies et acteurs du réseau métabolique sont désormais bien décrits, il est encore très difficile de prédire les effets que peuvent avoir des changements dans une voie métabolique précise sur l'ensemble du système biologique. La régulation métabolique n'étant que partiellement décrite à ce jour. En particulier, le rôle de la triosephosphate isomérase (cTPI) cytosolique, une enzyme responsable d'une réaction située au milieu de la glycolyse, à la jonction avec la synthèse des triglycérides et la voie des pentoses phosphate, demande à être éclairci. Pour cette raison, deux clones de racines chevelues de Solanum tuberosum ont été étudiés dans ce projet, l'un servant de contrôle, l'autre, transgénique, présentant un niveau d'expression en TPI cytosolique diminué de 90% via de l'ARN antisens. Deux cultures de 7 jours en flacons agités ont été réalisées avec les clones “contrôle” et “cTPI antisens”. Des mesures quotidiennes des concentrations extracellulaires en nutriments, ainsi qu'intracellulaires en sucres phosphatés et acides organiques ont été réalisées. Un modèle métabolique cinétique, calibré sur les données recueillies et basé sur des travaux antérieurs de l'équipe de recherche, a été développé. Le modèle comprend 31 réactions décrivant les voies métaboliques importantes telles que la glycolyse, la voie des pentoses phosphates, le cycle de Krebs, et certaines réactions anaboliques pour un total de 40 métabolites considérés. Il a été observé que certaines concentrations métaboliques (nutriments, partie basse de la glycolyse et à l'intérieur du cycle TCA) étaient significativement modifiées dans le clone à faible expression en cTPI, et donc que le métabolisme avait bien été affecté. Les simulations effectuées par utilisation du modèle ont également révélé que certains flux métaboliques différaient entre le contrôle et l'antisens cTPI. En particulier, les échanges entre la glycolyse et la voie des pentoses phosphates sont intensifiés alors que certains taux de réactions dans la partie basse de la glycolyse et dans le cycle TCA sont diminués. Finalement, ces travaux de maîtrise apportent un nouvel éclairage sur le rôle de la cTPI dans le métabolisme végétal, et sur l'intérêt d'utiliser un modèle mathématique dans des travaux de compréhension dudit métabolisme.