2013 - Le fouloir dynamique - INRA Montpellier

Gel observé en microscopie électronique à balayage/ Gesl observed by MEBAnalyse structurale de cutines de tomates par microscopie à force atomiqueDesigning plant cellwall models tobetter understand thedestructuration of thelignocellulosic biomassLignocellulosic biomass ismade of plant cell walls fromforest and cereal co-products,and dedicated crops. It isconsidered as a renewablesource of materials, biofuelsand chemicals that can besubstituted for fossil carbon.However, the chemical andstructural complexity ofplant cell walls makes themrecalcitrant.Enzymes can improve theirtransformation, but theirpotential is often restrictedby factors that limit theiraccessibility. These factors aredifficult to uncover in the plantcell wall matrix. That is why wehave proposed a new strategythat consists in measuring themobility of fluorescent probesin bio-inspired assemblies fromplant cell walls. These systemsare made of arabinoxylan gelsto which cellulose nanocrystalsare added, with modulatedfactors (polymer concentrationand types, density, probe size,etc.).We have therefore been able tomodel probe mobility in theseassemblies, highlighting thephysico-chemical factors thathave the most impact such aswater content, in particular.We are currently increasing thenumber of modulated factorsin order to improve modelrelevancy and to providenew directions to optimisethe destructuration of thelignocellulosic biomass.En savoir plus/Read moreFilm observé en microscopie à force atomique/Film observed by atomic force microscopyDes modèles deparois végétalespour comprendre ladéstructuration de labiomasse lignocellulosiqueLa biomasse lignocellulosique estconstituée des parois végétalesissues de co-produits forestiers,céréaliers, ou de cultures dédiées.Elle est considérée comme unesource renouvelable de matériaux,biocarburants et produitschimiques en substitution aucarbone d’origine fossile. Mais sacomplexité chimique et structuralerend ces parois récalcitrantes.L’utilisation d’enzymes permetd’améliorer leur transformationmais leur potentiel est souventrestreint en raison de facteursqui limitent l’accessibilité desenzymes. Ces facteurs sontdifficiles à expliciter dans lamatrice complexe des paroisvégétales. Aussi, nous avonsétabli une stratégie alternativequi consiste à étudier la mobilitéde sondes fluorescentes dansdes assemblages bio-inspirés desparois végétales. Ils ont été conçusà base de gels d’arabinoxylanes(des hémicelluloses) dans lesquelssont ajoutés des nanocristauxde cellulose, avec des facteursmodulés (concentration et typesdes polymères, densité, taille dessondes, etc.).Nous avons pu modéliserla mobilité des sondes dansces assemblages, en mettanten évidence les paramètresphysicochimiques qui avaient leplus d’influence et en premierllieu, la concentration en eau.L’augmentation du nombre deparamètres modulés est en coursafin d’améliorer la pertinence dumodèle et fournir des pistes pouroptimiser la déstructuration de labiomasse lignocellulosique.Paës G., Chabbert B. (2012) Characterization of arabinoxylan / cellulosenanocrystals gels to investigate fluorescent probes mobility in bio-inspiredmodels of plant secondary cell wall. Biomacromolecules 13:206-214Gabriel.Paes@reims.inra.frUMR Fractionnement des Agroressources et Environnment (FARE) INRA-Université Reims Champagne-Ardennehttp://www.lille.inra.fr/Structural analysis of cutin by FAMAn enzymeinvolved in cutinpolymerisationPlant organs are coveredby a cuticle whose skeleton,i.e., cutin, is a polyestercomposed of hydroxy fattyacids and glycerol. Thebiological functions of thispolymer are crucial and itcould be used as biosourcedbiomolecules for finechemistry, provided thatwe understand themechanisms involvedin its formation and,more specifically, itspolymerisation.Proteomic analyses oftomato fruit highlighteda GDSL-lipase specificallylocalised within thehydrophobic polymer.A multi-scale structuralcharacterisation of GDSL1RNAi mutants demonstratedthat down-regulation ofGDSL1 induces:(1) a reduction of cutinthickness and cutinmonomer deposition;and (2) a reduction of thepolymerisation index aswell as the formation ofnanopores within the cutin.This study is the firstcharacterization of an extracellularenzyme involved incutin polymerization. Furtherwork to finely characterisethis enzyme, ubiquitous inthe plant kingdom, shouldlead to new applications inplant breeding and greenchemistry.PartnershipUnit for fruit biology andpathology, INRA, Université debordeaux 1, Université BordeauxSegalenne enzymeU impliquée dans lapolymérisation de lacutineLes organes végétaux sontrecouverts de cuticule dontle squelette, la cutine, est unpolyester composé d’acidesgras hydroxylés et de glycérol.Les fonctions biologiques dece polymère sont crucialeset il constitue une source demolécules biosourcées pourla chimie fine sous réserveque l’on comprenne bien sesmécanismes de formation et enparticulier sa polymérisation.Par des approches protéomiquessur le fruit de tomate,nous avons mis en évidenceune enzyme de la familledes GDSL-lipase (GDSL1),spécifiquement localisée dansla cutine. La caractérisationstructurale multi-échellede mutants GDSL1 RNAi apermis de démontrer qu’unediminution du niveau d’expressionde cette enzymeentraine : 1) une diminution del’épaisseur de cutine et de lateneur acides gras hydroxyléset 2) une diminution del’index de polymérisation etla formation de nanoporesdans la cutine.Ces résultats constituentla première mise enévidence d’une enzymeextra-cellulaire impliquéedans la polymérisation dela cutine. L’étude de cetteenzyme, ubiquiste chez lesvégétaux supérieurs, ouvre denouvelles perspectives tanten agronomie qu’en chimieverte.PartenairesBiologie du fruit et Pathologie,INRA, Université de Bordeaux 1,Université Bordeaux SegalenEn savoir plus/Read moreGirard, A.L., Mounet, F., Lemaire-Chamley, M., Gaillard, C., Elmorjani, K.,Vivancos, J., Runavot, J.L., Quemener, B., Petit, J., Germain, V., Rothan,C., Marion, D., and Bakan, B. (2012). Tomato GDSL1 Is Required for CutinDeposition in the Fruit Cuticle. Plant Cell 24:3119-3134.Benedicte.Bakan@nantes.inra.frINRA Angers-Nantes Unité Biopolymères, Interactions, Assemblageshttp://www.angers-nantes.inra.fr24