Description du processus de biosynthèse des flavonoïdes

flavonoïdes

L'intérêt des chercheurs réside dans les moyens mis en œuvre par la plante pour atteindre cette diversité moléculaire. Nous savons que la biosynthèse associée aux flavonoïdes fait intervenir un nombre important d'enzymes, chacune catalysant une réaction particulière. Cependant, certains points restent encore obscurs, notamment la polymérisation des proanthocyanidines.

La Figure 3 présente de manière partielle les différentes étapes de la biosynthèse. Si on considère la totalité de la biosynthèse, avec toutes les différentes ramifications possibles, le schéma se densifie rapidement, comme le montre la Figure 11.

Introduction

La Figure 3 montre que les précurseurs de cette biosynt par la voie shikimate [35], et le malonyl

[36]. Le processus de transformation menant de la phénylalanine, préc shikimate, au p-coumaryl-CoA est présenté sur la

Figure 12: Premières étapes

La phénylalanine subit une déami

pour former le cinnamate. Ce dernier subit par la cinnamate 4 hydroxylation en position 4 du cycle aromatique pour donner le 4 coumaryl-CoA est obtenu par action d

Les deux précurseurs 4

à l'action l'enzyme CHS (chalcone synt condensation de trois molécules de malonyl

synthèse des chalcones. Etant l'entité qui catalyse la première transformation de la biosynthèse des flavonoïdes,

démontrer que seule la forme dimérique est active CHS, permet la formation des cycle

la CHI (chalcone isomérase, EC:5.5.1.6), catalyse la fermeture du cycle C et la f squelette carboné des flavonoïdes

de type Claisen) permet de créer, à partir des chalcones, les flavanones avec une stéréospécificité élevée (99%) pour les molécules de configuration 2S

chemin biosynthétique se sépare en

D'une part, les flavanones peuvent synthase) pour être transformé

permet au cycle B de se retrouve

montre que les précurseurs de cette biosynthèse sont la p-coumaryl

, et le malonyl-CoA, obtenu par le biais de la voie des polycétides . Le processus de transformation menant de la phénylalanine, préc

oA est présenté sur la Figure 12.

: Premières étapes de la formation du précurseur des flavonoïdes.

La phénylalanine subit une déamination par la phénylalanine ammonia

pour former le cinnamate. Ce dernier subit par la cinnamate 4-hydroxylase (C4H) une hydroxylation en position 4 du cycle aromatique pour donner le 4-coumarate. Enfin, le 4

CoA est obtenu par action de la 4-coumarate CoA ligase (4CL).

Les deux précurseurs 4-coumaryl-CoA et le malonyl-CoA vont réagir ensemble grâce l'enzyme CHS (chalcone synthase, EC:2.3.1.74). Cette dernière catalyse la condensation de trois molécules de malonyl-CoA avec la 4-coumaryl-CoA, permettant la Etant l'entité qui catalyse la première transformation de la biosynthèse des flavonoïdes, la CHS a fait l'objet de nombreuses études qui ont permis démontrer que seule la forme dimérique est active [34, 37, 38]. La réaction,

es cycles A et B du squelette des flavonoïdes. la CHI (chalcone isomérase, EC:5.5.1.6), catalyse la fermeture du cycle C et la f

des flavonoïdes. L'isomérisation (basée sur un mécanisme de réarrangement type Claisen) permet de créer, à partir des chalcones, les flavanones avec une stéréospécificité élevée (99%) pour les molécules de configuration 2S [39,

chemin biosynthétique se sépare en deux embranchements.

es flavanones peuvent réagir avec l'enzyme IFS (2

synthase) pour être transformées en isoflavones. Cette enzyme catalyse une isomérisation se retrouver lié à l'atome de carbone C3 au lieu de l'atome

coumaryl-CoA, obtenue CoA, obtenu par le biais de la voie des polycétides . Le processus de transformation menant de la phénylalanine, précurseur de la voie

la formation du précurseur des flavonoïdes.

nation par la phénylalanine ammonia-lyase (PAL) hydroxylase (C4H) une coumarate. Enfin, le 4-

vont réagir ensemble grâce ase, EC:2.3.1.74). Cette dernière catalyse la CoA, permettant la Etant l'entité qui catalyse la première transformation de la nombreuses études qui ont permis de La réaction, catalysée par la A et B du squelette des flavonoïdes. L'enzyme suivante, la CHI (chalcone isomérase, EC:5.5.1.6), catalyse la fermeture du cycle C et la finalisation du . L'isomérisation (basée sur un mécanisme de réarrangement type Claisen) permet de créer, à partir des chalcones, les flavanones avec une , 40]. A ce point, le

-hydroxyisoflavone catalyse une isomérisation qui lié à l'atome de carbone C3 au lieu de l'atome de carbone

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35 C2. Par ailleurs, les isoflavones, produits de l'enzyme IFS, suivent un chemin biosynthétique propre menant à l'ensemble des composés de type isoflavonoïde.

D'autre part, dans la voie de biosynthèse des flavonoïdes, les flavanones sont les précurseurs des dihydroflavonols par l'action de l'enzyme F3H (flavonoid-3-hydroxylase, EC:1.14.11.9). Cette dernière permet l'hydroxylation de la position 3 du squelette 2- phenylchromane. Cette réaction est stéréospécifique et permet d'obtenir uniquement des composés de configuration absolue (2S, 3R).

La F3'H (flavonoide-3'-hydroxylase, EC:1.14.13.21) induit le changement de degré d'oxydation du cycle B de la molécule considérée en oxydant la position 3'. Les dihydroflavonols sont ses principaux substrats (transformation du dihydrokaempferol en dihydroquercetine, comme montré sur la Figure 3), mais elle peut agir également sur les flavanones dans certains organismes [41]. Nous pouvons noter que l'obtention des composés trihydroxylés sur le cycle B se fait par l'intermédiaire d'une autre enzyme appelée F3'5'H (flavonoide-3',5'-hydroxylase, EC:1.14.13.88). Elle catalyse de manière simultanée l'hydroxylation des positions 3' et 5'.

Les dihydroflavonols sont les précurseurs d'une famille apparentée aux flavonoïdes : les flavonols. La réaction, catalysée par l'enzyme FLS (flavonol synthase, EC:1.14.11.22), consiste en la création d'une double liaison entre les atomes de carbone C2 et C3. Cette transformation constitue la première étape vers la biosynthèse des flavonols. Parallèlement à cela, les dihydroflavonols peuvent subir une réduction du groupement cétone lié à l'atome de carbone C3 par l'action de l'enzyme la DFR (dihydroflavonol-4-reductase, EC:1.1.1.234) [42]. Nous pouvons remarquer que la réaction impliquant DFR est la dernière étape commune entre la biosynthèse des anthocyanidines et des tanins condensés.

Les leucoanthocyanidines produites par l'enzyme DFR peuvent :

• soit subir l'action de LAR (leucoanthocyanidine reductase, EC:1.17.1.3), qui conduit à la formation des flavan-3-ol, précurseurs des proanthocyanidines.

• soit être les substrats de l'enzyme ANS (anthocyanidine synthase, EC:1.14.11.19), menant ainsi à l'obtention des anthocyanidines.

La réaction impliquant LAR catalyse la déshydratation du composé, par perte du groupement hydroxyle porté par l'atome de carbone C3. D'autre part, l'ANS induit une

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déshydratation et une oxydation du cycle C permettant l'obtention des anthocyanidines qui, par l'action de la 3-GT (3-O glucosyl transferase), se transforment en anthocyanes. D'après la figure 3, nous pouvons remarquer que les anthocyanidines peuvent aussi réagir avec l'ANR (anthocyanidine reductase, EC:1.3.1.77) pour créer des (2S,3S) flavan-3-ols, dans lesquelles la configuration du carbone C3 a été modifiée par le passage à l'état d'anthocyanidine.

Concernant les proanthocyanidines, très peu de connaissances sont disponibles sur leur mécanisme de formation. La transformation peut passer par une voie enzymatique ou se faire dans le milieu intracellulaire. De nombreux points sont encore à éclaircir sur cet aspect de la biosynthèse [43]. Les seules données expérimentales que nous possédons à ce jour sont des études génétiques permettant de réguler le taux de tanins contenus dans les fruits [44-46]. Cela donne quelques indications concernant la biosynthèse de ces composés.

D'un point de vue fonctionnel, les enzymes impliquées dans la biosynthèse des flavonoïdes peuvent être séparées en trois familles distinctes [36] :

• les réductases NADPH dépendantes, appelées également short-chain

dehydrogenase/reductase (SDR) dont font partie DFR, ANR et LAR.

• les dioxygénases 2-oxoglutarate dépendantes dont font partie ANS, FLS et F3H.

• les cytochromes P450 dont font partie F3'H, IFS, C4H et F3'5'H.

CHI et CHS sont les deux seules exceptions qui ne peuvent rentrer dans ces trois catégories.