Les acides chez les fruits des agrumes

L’acidité est l’une des caractéristiques majeures des agrumes. Elle est due à la présence de plusieurs acides organiques tels que les acides citrique, malique, quinique,

tartrique et malonique… (Ladanyia, 2008). Les proportions de ces acides varient selon les stades

de développement du fruit et les espèces. Au début de la phase de division cellulaire, l’acide quinique présente les concentrations les plus élevées par rapport aux autres acides. Au cours de la maturation, l’ordre change et l’acide citrique devient de loin l’acide majoritaire chez les toutes les variétés sauf pour celles produisant des fruits très faiblement acides et chez qui

l’acide malique est majoritaire (Ting et Vines, 1966 ; Albertini et al., 2006). Les acides organiques

sont également présents dans la peau, mais leurs concentrations est faible comparativement à

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Il a été démontré que les quantités d’acides organiques augmentent considérablement au début du développement du fruit puis diminuent à partir de la deuxième moitié de la phase de différenciation cellulaire et finalement se stabilisent vers des valeurs basses en fin de maturité physiologique (Figure 5). En général, la diminution de l’acidité est due essentiellement à la diminution de la concentration d’acide citrique. Selon les espèces,

l’évolution des autres acides organiques diffère au cours de la maturation. Daito et Sato(1985) et

Ladanyia (2008) ont montré que chez les variétés de mandarines Satsuma « Okitsu wase » et « Silverhill », l’acide citrique diminue respectivement de 2022 à 802 mg/100 ml de jus et de 2148 à 896 mg/100 ml de jus. Cette diminution de la concentration en acide citrique est

accompagnée par celle des acides malique et isocitrique. En revanche, selon Sinha et al. (2012),

l’acide citrique diminue de 55% au cours de la maturation des mandarines tandis que l’acide malique reste constant.

2.3.3.2.Métabolisme des acides

Plusieurs études ont montré que les acides organiques sont synthétisés au niveau des cellules des vésicules à jus et ne sont pas exportés par les sources (les feuilles matures). La synthèse de ces composés se produit à partir des photo-assimilats principalement via le cycle

de Krebs, notamment à partir du saccharose suite à la fixation de CO₂(Echeverria, 1996; Tadeo et

al., 2008).

Le métabolisme des acides organiques fait intervenir trois voies métaboliques principales: une voie de synthèse, une voie de dégradation et une voie qui permet la

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Figure 10.Voies métaboliques des acides citrique et malique.

ACO, aconitase; ATP-CL, ATP-citrate lyase; CS, citrate synthase; ICL, isocitrate lyase; MS, malate synthase; NAD-MDH, NAD-malate déshydrogénase; NAD-ME, NAD-malic enzyme; NAD-IDH, NAD-isocitrate déshydrogénase; NADP-ME, NADP-malic enzyme; NADP-IDH,

NADP-isocitrate déshydrogénase; PDH, pyruvate déshydrogénase; PEPC,

phosphoénolpyruvate carboxylase; PEPCK, phosphoénolpyruvate carboxykinase; PPDK, pyruvate orthophosphate dikinase. La direction probable d’une réaction réversible est indiquée par la grosse flèche. Les flèches bleues pointillées indiquent le transport des citrates et des malates. Les acides mentionnés en rouge sont des tricarboxylates et ceux mentionnés en

orange sont des dicarboxylates (Etienne et al., 2013).

La première voie métabolique se produit dans le cytosol pendant les premières phases de croissance du fruit qui se traduit par une forte accumulation des acides (Figure 10.A). Le stockage des acides tels que l’acide citrique et l’acide malique se fait dans les vacuoles. La synthèse des acides, commence par la formation du malate et de l’OAA (Oxalo-acétate) suivie

par la formation du citrate (Etienne et al., 2013). Ce dernier est synthétisé à partir du PEP

(Phosphoénolpyruvate) ; produit du catabolisme des hexoses (Young et al., 1962). Il existe donc

un lien direct entre les métabolismes des sucres et des acides au sein du fruit. En effet, l’OAA est obtenu à partir de la carboxylation du PEP catalysé par l’enzyme PEPC

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(Phosphoénolpyruvate carboxylase). L’OAA est ensuite réduit en malate sous l’action de

NAD-cytMDH (NAD-dependent malate déshydrogénase) (Givan, 1999). Il est à noter que

toutes ces réactions sont réversibles. La synthèse du malate et d’OAA est une étape intermédiaire et indispensable pour la synthèse du citrate. Les deux dicarboxylates: le malate et l’OAA sont transformés soit en tricarboxylates, le plus souvent en citrate, soit en dicarboxylate via deux voies métaboliques: le cycle de Krebs (TCA : tricarboxylic acid cycle)

et le cycle de glyoxylate (Etienne et al., 2013).

La diminution de l’acidité résulte de la décarboxylation des carboxylates. Il s’agit soit de la conversion des tricarboxylates (citrate) en dicarboxylate (malate, OAA) soit de la

décarboxylation des dicarboxylates (Etienne et al., 2013).

La transformation du citrate en dicarboxylates peut se faire à travers plusieurs voies métaboliques tels que : le cycle de krebs (Figure 11B), le cycle de glyoxylate (Figure 10C), la voie de GABA (γ-aminobutyrate) (Figure 10D) et la voie du catabolisme de acétyl-CoA.

Toutes ces réactions sont à l’origine des variations d’acidité des fruits mesurée (Etienne et al.,

2013).

Ces dicarboxylates produits soit à partir du citrate soit à partir du PEP peuvent subir une décarboxylation d’où la dégradation des acides qui se transforment en d’autres composés chimiques qui seront impliqués dans d’autres voies métaboliques. La décarboxylation des dicarboxylates permet la production du PEP d’où la stimulation de la gluconéogenèse ; voie

métabolique de génération du glucose à partir du PEP (Figure 10A) (Sweetman et al., 2009). Le

passage de la synthèse des acides organiques à la synthèse des sucres se produit généralement

à la fin du développement du fruit (Katz et al., 2011). Le PEP peut provenir également de la

conversion du pyruvate catalysé par la PPDK (pyruvate orthophosphate dikinase). Quant au pyruvate, il est le produit de la carboxylation du malate par le NAD-cytME (cytosolic

NADP-dependant malic enzyme) (Sweetman et al., 2009)

Le cycle de Krebs résulte de l’oxydation du pyruvate et commence par la condensation d’OAA en acetyl-CoA (Figure 10B). Ce cycle est maintenu grâce à des séries de conversions

entre les acides organiques y compris le citrate et le malate (Etienne et al., 2013). L’enzyme

contrôlant la synthèse du citrate dans la mitochondrie est la citrate synthase mitochondriale (mtCS). Contrairement à la mtCS la mtACO (aconitase mitochondriale) et la NAD-mtIDH (NAD-dependant isocitrate déshydrogénase) catalysent la dégradation du citrate. L’activité de

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2001). Il a également été démontré que l’activité de la mtACO et de la NAD-mtIDH diminuent au cours des premiers stades de développement du fruit. Ceci se traduit par une diminution du

métabolisme du citrate au niveau de la mitochondrie (Sadka et al., 2000). Le malate peut être

oxydé en OAA pour alimenter le cycle de Krebs et par conséquent synthétiser du citrate

(Sweetman et al., 2009) ou être transformé en pyruvate d’où la coupure du cycle et la diminution

de l’acidité (Macrae et Moorhouse, 1970).

Le citrate synthétisé dans le cycle de Krebs peut être dégradé dans le cytosol via la voie du GABA (Figure 10 D) pour produire le succinate qui peut par la suite être utilisé dans le cycle de Krebs. La dégradation du citrate via la voie de GABA est sous le contrôle des deux enzymes, la cytACO (aconitase cytosolique) et la NADP-cytIDH (NADP-dependent isocitrate

déshydrogénase) (Katz et al., 2011). Une forte accumulation des ARNm des gènes codant pour la

cytACO a été observée chez plusieurs génotypes d’agrumes à la même période de diminution

d’acidité (Terol et al., 2010).

La dégradation du citrate peut aussi se produire suite au clivage du citrate en OAA et en acétyl-CoA sous l’action d’ATP –citrate lyase (ATP-CL) et conduit à la synthèse des

flavonoïdes et des isoprénoïdes (Etienne et al., 2013).

2.3.3.3.Transport des acides

Contrairement aux sucres, les acides organiques synthétisés dans la pulpe ne sont pas

exportés dans d’autres organes de l’arbre (Katz et al., 2011). Après leur synthèse ils sont

transportés vers les vacuoles où ils sont stockés (Ladanyia, 2008). Le transport des acides du

cytosol jusqu’à la vacuole dépend du gradient du potentiel électrochimique à travers la membrane du tonoplaste et de la forme anionique de l’acide qui elle-même dépend du pH du cytosol. Quand le pH est neutre ou légèrement alcalin, le malate et le citrate prennent respectivement une forme dianionique et trianionique. Cependant si le pH est acide, les acides sont protonés ou monoanionés. Etant donné que les transporteurs sont spécifiques aux formes anionées, ce sont seulement le malate dianioné et le citrate trianioné qui passent du cytosol

vers la vacuole (Brune et al., 1998).

Le transport du malate chez Arabidopsis est facilité par un transporteur spécifique du

malate situé au niveau du tonoplaste nommé AttDT (Emmerlich et al., 2003) et deux membres de

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Le transport du citrate est beaucoup plus facile et plus rapide que le transport du

malate. Il a été mis en évidence que le citrate peut être transporté via AttDT (Martinoia et al.,

2007). Cependant, il n’est pas le transporteur principal. Plusieurs travaux suggèrent qu’il existe

une pompe du citrate ATP-dépendant (Brune et al., 1998). La diminution de la concentration du

citrate durant la maturation montre que le citrate est exporté de la vacuole via le transporteur

CsCit1 (Shimada et al., 2006).

2.3.4. Les métabolites secondaires chez les fruits des agrumes