LES TANINS DE PÉPINS: TRANSPORT ET LOCALISATION

V.1. Les voies de transport des composés phénoliques

Tout au long de son développement, la baie de raisin accumule des tanins condensés au sein de la

pellicule et des pépins. La synthèse des flavanols, sous-unités des tanins condensés, se déroule au sein

du cytoplasme de la cellule. Le fait que les tanins condensés de la baie se retrouvent principalement au

sein de la vacuole, des plastes ou bien des parois cellulaires implique nécessairement la mise en place

d’un, ou plusieurs mécanismes de transport (Braidot et al., 2008; Brillouet et al., 2013).

En 1974, Stafford fut l’un des premiers à soumettre l’hypothèse selon laquelle les enzymes de la

voie de biosynthèse des phénylpropanoïdes étaient organisées en complexe multi-enzymatique

(Stafford, 1974). Plus tard, l’identification et la co-localisation des enzymes CHI, CHS, DFR et F3H

assemblées en complexe enzymatique au niveau du réticulum endoplasmique (RE) chez Arabidopsis

thaliana a permis de valider le modèle proposé par Stafford (Lepiniec et al., 2006). Les flavanols

seraient alors synthétisés au niveau de la face cytoplasmique du RE, à partir d’un complexe

enzymatique, avant leur accumulation cellulaire.

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À ce jour, trois mécanismes de transports des flavanols, pouvant être synergiques ont été

proposés : un transport via les glutathion-S-transferases, un transport impliquant des transporteurs

membranaires, ainsi qu’un transport vésiculaire (Figure 17).

Figure 17 : Représentation schématique des différentes voies de transport cellulaire des flavonoïdes

Schéma d’après Petrussa et al., 2013

AVI : Inclusion vacuolaire contenant des anthocyanes; BTL: Bilitranslocase; GST : Glutathion-S-Transferase ; PAs: Proanthocyanidines;

PVC: Compartiment pré-vacuolaires contenant des anthocyanes

En tant qu’agent réducteur, le glutathion peut se complexer avec des molécules toxiques pour la

plante, telles que les espèces oxygénées réactives, permettant alors leur neutralisation (Li, 2009). La

complexation du glutathion avec d’autres molécules est assurée par des enzymes appelées

glutathion-S-transférases (GST). Ces dernières catalysent la complexation du glutathion avec les anthocyanines

ou les flavanols, permettant d’éviter tout phénomène d’oxydation. Puis, le transport de ces dérivés vers

les vacuoles se fait grâce à un transport primaire via des transporteurs spécifiques appelés pompes à

glutathion (Mueller et al., 2000; Zhao, 2015). Récemment Perez-Diaz et al., ont mis en évidence la

participation de plusieurs GSTs dans le transport des flavonoïdes chez Vitis vinifera. Ainsi, il

semblerait que VviGST4 agisse en tant que transporteur d’anthocyanines et de PAs tandis que VviGST4

jouerait un rôle important dans l’accumulation des PAs dans les pépins de raisin (Pérez-Díaz et al.,

2016).

En ce qui concerne les transporteurs, trois types de transporteurs impliqués dans le transport des

flavonoïdes ont été identifiés : les transporteurs de type ABC (ATP-Binding Cassette), les

transporteurs MATE (Multidrug And Toxic Extrusion) ainsi que les transporteurs de type BLT

(Mammalian Bilitranslocase Transporters). L’énergie fournie par l’hydrolyse d’une molécule d’ATP

permet aux protéines de type ABC de transporter des substrats à travers la membrane. À ce titre, les

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transporteurs de types ABC appartiennent à la famille des transporteurs primaires. Chez les plantes, on

dénombre 8 sous-familles de protéines ABC (de A à H). Chez Vitis vinifera, Franciso et al., ont

démontré l’implication d’un transporteur ABC de type ABC-C couplé à une GST dans la transport des

anthocyanidines-3-O-glucosides (Francisco et al., 2013). Ainsi, les anthocyanines, seraient dans un

premier temps, couplées à une molécule de glutathion via l’action d’une GST, puis seraient prises en

charge par un transporteur de type ABC-C, qui assurerait leur transport à travers la membrane

vacuolaire (Francisco et al., 2013). Contrairement aux transporteurs de type ABC, les transporteurs

MATE sont qualifiés de transporteurs secondaires. À ce titre, ce type de transport se faisant sans

consommation d’énergie, les transporteurs MATE couplent le transport de substrats aux gradients

électrochimiques. Chez Medicago truncatula l’implication des transporteurs de type MATE1 dans le

transport de molécules d’épicatéchine-3-O-glucoside a été démontré (Zhao et al., 2009). Le même type

de transport a également été observé dans les pépins d’Arabidopsis thaliana via le tranporteur TT12

(Marinova et al., 2007). Chez Vitis vinifera, l’expression des transporteurs MATE1 et MATE2-GFP,

corrélant avec l’accumulation de PAs dans le pépin de raisin, suggère également leur implication dans

le transport des flavanols (Zhao et al., 2009; Zhao et Dixon, 2010; Zhao, 2015).

Enfin, la dernière catégorie de transporteurs impliquée dans le transport des flavonoïdes concerne

une protéine membranaire homologue des mammifères : la bilitranslocase (BLT) (Braidot et al.,

2008). Comme les transporteurs MATE, cette protéine appartient à la famille des transporteurs

secondaire. En 2008, Braidot et al., ont démontré la corrélation positive entre l’expression de la

translocase et l’accumulation vacuolaire des flavonoïdes chez la vigne (Bertolini et al., 2009; Braidot

et al., 2008; Braidot et al., 2008; Petrussa et al., 2013). Ces protéines, localisées au niveau des parois

cellulaires et des vacuoles, ont été détectées dans les pellicules de raisins issus de cépages rouges et de

cépages blancs. À ce jour, leur présence au niveau des pépins de raisin reste à démontrer.

Le dernier mécanisme de transport de flavonoïdes est un transport de type vésiculaire : du site de

biosynthèse des flavonoïdes à leur lieu de stockage final. Au sein d’une cellule, il existe

essentiellement deux types de transports vésiculaires en fonction de la destination finale des vésicules :

un transport où les vésicules sont adressées directement vers la paroi cellulaire et un autre où elles sont

adressées vers la vacuole (Lin et al., 2003). L’accumulation d’anthocyanines au niveau de la vacuole

de la cellule est à l’origine de la création d’inclusions vacuolaires nommées AVI. Ces AVIs, qui ont

été observées chez de nombreuses espèces végétales, sont dépourvues de membranes et quelques fois

associées à des protéines, ou des lipides. Des études réalisées sur des cultures cellulaires de vigne ont

permis de mettre en évidence la présence de vacuoles d’anthocyanes cytoplasmiques appelées

anthocyanoplastes (Zhang et al., 2006). Ces anthocyanoplastes, synthétisés au niveau du RE,

fusionneraient avec des structures pré-vacuolaires avant d’être adressés à la vacuole, où ils

fusionneraient de nouveau avec les AVIs (Petrussa et al., 2013). Ce même type de structure, contenant

des PAs, a été observé dans les cellules de l’enveloppe externe du pépin d’Arabidopsis thaliana

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(Kitamura et al., 2004). Par ailleurs, toujours chez Arabidopsis thaliana, Poustak et al., ont démontré

la capacité des cellules à utiliser le réseau trans-golgien pour le transport vacuolaire d’anthocyanines

du RE vers la vacuole (Poustka et al., 2007). A noter que l’adressage, la fusion et le recyclage de telles

vésicules nécessitent obligatoirement la présence de protéines ou de séquences d’adressage de type

SNARE, GTPase ainsi que des récepteurs vacuolaires (Petrussa et al., 2013).

V.2. Localisation des tanins de pépins

À ce jour, très peu d’études portent sur la localisation tissulaire et cellulaire des tanins dans le

pépin de raisin, ainsi que sur l’évolution de cette localisation durant le développement de la baie.

V.2.a. Localisation tissulaire des tanins

Néanmoins, les rares études publiées sur ce sujet s’accordent à dire qu’au cours de développement

de la baie, les tanins se retrouvent majoritairement dans le testa (Cholet, 2001; Kigel et al., 1995;

Pacottet, 2012; Park, 1995; Thorngate et al., 1994). Sur des raisins issus du cépage Cabernet Franc,

l’équipe de Chevalier a quant à elle évalué l’évolution de la localisation des composés phénoliques de

pépins tout au long de la maturité de la baie : du 11^ème jour après la floraison jusqu’au 123^ème. Les

résultats de cette étude montrent que le seul tissu ne contenant pas de tanins est l’albumen.

Néanmoins, dans la littérature, il a déjà été reporté des cas d’autofluorescence des cellules de

l’albumen, pouvant être potentiellement relié à la présence de composés phénoliques au sein de ce

tissu (Cholet, 2001). L’évolution de la teneur en tanins semble donc différer en fonction du tissu.

Ainsi, pas ou peu d’évolution de teneur est observée dans le testa et le tégument interne, suggérant

que 11 jours après la floraison, le testa et le tégument interne renferment déjà la quasi-totalité des

tanins qu’ils présentent à maturité. En revanche, la présence de tanins dans l’épiderme semble

progresser pour atteindre un pic à la véraison (Cadot et al., 2006).

V.2.b. Localisation cellulaire des tanins

Dans les cellules des baies, les tanins sont retrouvés dans les parois et dans les vacuoles (Amrani

Joutei et Glories, 1994; Lacampagne, 2010; Park, 1995). Dans une cellule, il est possible de trouver

plusieurs types de vacuoles contenant ou non des tanins (Park, 1995). Selon cet auteur, une très grande

diversité de vacuoles taniques peut exister dans les différents tissus de la baie. Ainsi, en fonction de la

forme et du nombre de vacuoles par cellule, il est possible de différencier quatre types de cellules à

vacuoles taniques ou non taniques (Figure 18). Puis, en fonction de l’aspect des tanins, huit types de

vacuoles taniques peuvent être trouvés (Figure 20), créant ainsi une très grande diversité de « cellules

à tanins » (Figure 20).

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Figure 18 : Les différents types de cellules à vacuoles taniques ou non taniques selon Park (1995)

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Figure 20 : Les principaux types de cellules à tanins selon Park (1995)

Dans le document De la synthèse des flavanols aux tanins du vin : quelle place pour les pépins de raisin ? (Page 62-67)