Chez les plantes, Il est couramment admis que le NAD et le NADP œuvrent à l’intérieur des cellules pour réguler des processus de signalisation intracellulaire. Cependant, chez les animaux, le NAD(P) est aussi présent dans le compartiment extracellulaire où il peut (i) soit se lier aux récepteurs du plasmalemme pour y être métabolisé en cADPR et NaADP, (ii) être utilisé pour ADP-ribosyler des récepteurs de surface, déclenchant une cascade de signalisation cellulaire (Zhang & Mou, 2009). Il existe aussi un transport de nucléotides à pyridine du milieu extracellulaire vers l’intérieur des cellules. Le NAD+, qui est transporté dans le milieu extracellulaire, n’est pas directement transporté du milieu extracellulaire vers l’intérieur des cellules. Des NAD-glycohydrolases et nucléotide diphosphatases localisées sur la surface externe des cellules dégradent le NAD+ en NMN, lequel est à son tour converti par une 5'-nucleotidase, également extracellulaire, en nicotinamide riboside. Le nicotinamide riboside extracellulaire produit entre alors dans la cellule via des transporteurs à nucléoside (SLC28 et SLC29 ; Zhang et al., 2013) et alimente la synthèse de NAD+ intracellulaire (Aleo et al., 2001; Nikiforov et al., 2011). Le NAD(P) peut être aussi relargué dans l’espace extracellulaire en réponse à une stimulation où par une fuite de ces métabolites lors de processus inflammatoires (Contreras et al., 2003; Smyth et al., 2004; Bruzzone et al., 2006). Le NAD(P) relargué dans l’espace extracellulaire animal peut être métabolisé par CD38 (une des ADPR-cyclases animales) pour produire cADPR et NaADP impliqués dans la signalisation calcique (Billington et al., 2006; Bruzzone et al., 2006) ou par les enzymes qui permettant de faire rentrer le NAD dans les cellules (Aleo et al., 2001; Nikiforov et al., 2011).
66 Chez les plantes, il a été montré que la réaction d’hypersensibilité induite par des agents pathogènes entraine une fuite des nucléotides à pyridine dans le milieu extracellulaire à des concentrations suffisantes pour induire l’expression de gènes PR (pour « pathogenesis-related ») et la résistance aux agents pathogènes. De plus, ces effets semblent dépendants de la signalisation calcique (Zhang & Mou, 2012 ; Fu & Dong, 2013). D’autres expériences ont montré qu’en infiltrant des protoplastes avec du NAD+ et NADP+, que les niveaux de nucléotides à pyridines intracellulaires ne varient pas, suggérant que ces molécules ne sont pas transportées vers l’intérieur des cellules chez les plantes (Zhang & Mou, 2009). En revanche, des cellules végétales mises en présence de quinolinate incorporent bien ce précurseur du NAD+ puisque les niveaux de NAD sont augmentés, en particulier lorsque les cellules expriment une QPT dans le compartiment cytosolique (Pétriacq et al., 2012). Chez les levures, le quinolinate, mais aussi le nicotinate et le nicotinamide riboside peuvent être à la fois importés et excrétés dans le milieu extracellulaire, alors que le nicotinamide est uniquement importé.
Deux transporteurs de type perméase ont été identifiés, Nrt1 et Tna1, qui permettent l’incorporation du nicotinamide riboside et du quinolinate, respectivement chez les plantes (Belenky et al., 2011; Ohashi et al., 2013). Ces échanges de nucléotides à pyridine entre milieu et cellules permettraient de stocker ces métabolites dans le milieu et de les réutiliser à souhait afin de maintenir des concentrations intracellulaires appropriées en NAD (Ohashi et al., 2013). Chez les plantes, un autre précurseur du NAD, le NaMN, fourni à des plantules de pomme de terre, stimule leur croissance. D’autre part, des plantules colonisées par des Burkholderia, bactéries promotrices de la croissance des plantes, poussent mieux lorsque la synthèse de NaMN bactérienne n’est pas altérée. Ces observations suggèrent que le NaMN peut être incorporé par les plantes pour stimuler leur croissance (Wang et al., 2006).
1- Transport des formes de stockage et d’alcaloïdes et trigonelline
Bien qu’une défense efficace basée sur la production d’alcaloïdes nécessite des systèmes de transports variés, peu de transporteurs d’alcaloïdes ont jusqu’ici été
67 identifiés. Chez le tabac, la nicotine est transportée de l’appareil racinaire vers l’appareil aérien. La synthèse de nicotine dans les racines et son accumulation dans les feuilles est stimulée par des stress comme des blessures (Cane et al., 2005). Un transporteur d’alcaloïde spécifique de la nicotine, lequel semble impliqué dans le métabolisme et la localisation de la nicotine dans la plante, a récemment été identifié, mais celui-ci n’est sans doute pas le seul système permettant de transporter la nicotine des racines aux feuilles (Hildreth et al., 2011).
La trigonelline est une forme de stockage et de transport présente chez de nombreuses espèces végétales, en premier lieu les Fabacées, mais elle est aussi présente chez les Solanacées, les Astéracées, les Cucurbitacées, les Poacées comme le maïs (Zea mays) et l’orge (Hordeum vulgare) et les Brassicacées comme
Arabidopsis thaliana (Willeke et al., 1979; Rhodes et al., 1989; Allen et al., 2010).
Même si un transport de trigonelline a été mis en évidence chez les plantes entre les différents organes par des expériences de marquage (Heeger et al., 1976; Zheng et al., 2005), il restait à identifier des transporteurs de cet alcaloïde. Chez Arabidopsis
thaliana, un transporteur de trigonelline a récemment été identifié (Jeanguenin et al.,
2012). De manière intéressante, ce transporteur est une protéine de la classe des NiaP qui sont connus pour transporter le nicotinate et le nicotinamide chez les bactéries. En effet, le NiaP d’Arabidopsis thaliana transporte aussi le nicotinate. Le transporteur de trigonelline / nicotinate d’Arabidopsis thaliana transporte avec une forte affinité la trigonelline. Chez le maïs, trois transporteurs de nicotinate de type NiaP ont aussi été identifiés, lesquels ont une faible affinité pour le nicotinate et ne transportent pas la trigonelline. Ces transporteurs sont localisés sur le plasmalemme, participant au transport de ces alcaloïdes dans les cellules (Jeanguenin et al., 2012).
Très peu d’informations sont disponibles concernant le transport de la ricinine chez le ricin. Il semblerait cependant qu’elle soit détectée dans les sucs phloémiens (Holfelder et al., 1998).
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2- Vers un rôle plus général de contrôle des systèmes de transport chez les plantes
Les recherches récentes menées chez les bactéries et les mammifères suggèrent qu’en plus de leurs rôles dans le métabolisme oxydatif et la signalisation cellulaire, les nucléotides à pyridine réguleraient les transports d’ions. En effet, il a été démontré que près d’une dizaine de systèmes de transports étaient régulés par les molécules de NAD(P)(H) et leurs produits NaADP+, ADPR et cADPR chez ces organismes. L’état rédox et les niveaux de nucléotides à pyridine participeraient au contrôle des échanges intra- et extra-cellulaires de potassium, de sodium et de calcium (Kilfoil et al., 2013).
V- Les fonctions du NAD
Le développement des plantes et leurs fonctions sont sous-tendues par des réactions rédox qui dépendent de co-facteurs comme le NAD. En effet, le NAD(P)(H) participe à de très nombreuses réactions d’oxydoréductions liées aux chaînes de transfert d’électrons ainsi qu’à un grand nombre de réactions enzymatiques indispensables au métabolisme et à la croissance des plantes. Par ses propriétés oxydo-réductrices, le NAD permet le transfert de pouvoir réducteur et la génération d’énergie au sein des cellules. Son état rédox et ses teneurs participent au maintien du potentiel rédox cellulaire et participe aux réactions de défenses faces aux attaques pathogènes. Outre ses implications dans les mécanismes rédox, le NAD est également impliqué dans de nombreuses réactions de signalisation (Hunt et al., 2004; Noctor et al., 2006). Ces fonctions qui reposent sur un clivage et donc une consommation nette de NAD, incluent la signalisation calcique, les mécanismes de réparation de l’ADN, la régulation de l’expression des gènes et probablement le contrôle d’étapes clef du métabolisme primaire (Hunt et al., 2007; Vanderauwera et al., 2007; Wang & Pichersky, 2007; Xing & Poirier, 2012) en réponse aux conditions de l’environnement (De Block & Van Lijsebettens, 2011; Pétriacq et al., 2012; Pétriacq et al., 2013). Par ses propriétés, le NAD contribue donc à la croissance et au développement harmonieux des plantes, mais aussi à leur acclimatation aux facteurs abiotiques et biotiques de l’environnement. Un aperçu de ces fonctions vous est présenté dans les pages qui suivent.
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