Rôle des vHPOs dans la défense

1. Les vBPOs : des enzymes de détoxication des espèces activées de l’oxygène ? Chez L. digitata, l’expression des vHPOs est induite lors du stress oxydant provoqué par l’élicitation des algues par des oligo-guluronates. En particulier, les activités vBPOs augmentent rapidement en présence d’une quantité de peroxyde d’hydrogène similaire à celle rencontrée dans l’apoplasme lors d’un burst oxydant. De plus, nous avons pu mettre en évidence que ces activités peroxydases étaient confinées au niveau du cortex, c’est-à-dire dans la région où se situe le burst oxydant (Küpper et al., 2001). De par le mécanisme d’action des vHPOs, conduisant à la consommation de peroxyde d’hydrogène, l’induction de ces enzymes, lors d’un stress oxydant, et particulièrement des vBPOs, renforce l’idée de leur rôle direct dans la détoxication des espèces activées de l’oxygène (Manley et coll, 2001).

Résultats Cette notion d’enzyme antioxydante est renforcée par l’approche EST menée sur des protoplastes de sporophytes de L. digitata, qui a permis d’identifier les transcrits différenciellement exprimés lors d’un stress extrême (absence de paroi cellulaire et importante concentration en espèces activées de l’oxygène dans le milieu extérieur) (Roeder et coll., non publié). Un transcrit de vBPO, pLd-vBPO, représente le 2^ème transcrit le plus différentiellement exprimé dans les protoplastes (après une Heat-shock protein 70). Par contre, les transcrits vBPO1-2, bien qu’abondants, ne semblent pas surexprimés par rapport aux sporophytes. Le transcrit pLd-vBPO serait donc plus particulièrement recruté lors de stress oxydant intense. Bien que les vBPOs constituent les principales enzymes antioxydantes détectées par cette étude, des enzymes intervenant dans le système thiorédoxine connu comme régulateur de potentiel redox et intervenant en réponse à un stress oxydant sont également induites. Des transcrits de phospho gluconate déshydrogénase, protecteur putatif des cellules lors d’un stress oxydant, sont également différentiellement détectés (Roeder et coll., non publié). Par contre, aucun autre transcrit d’enzymes clé de détoxication chez les animaux ou les plantes telles la catalase, la superoxyde dismutase, la gluthation peroxydase ou l’ascorbate peroxydase (Mittler, 2002) n’a été identifié dans les protoplastes de L. digitata (Roeder et coll., non publié).

Ainsi, un mécanisme original et particulier de détoxication du peroxyde d’hydrogène, lors d’un stress, faisant intervenir le métabolisme halogéné, via l’activation des vHPO, aurait été développé chez L. digitata.

2. Les vHPOs : des enzymes impliquées dans la défense ?

Chez L. digitata, suite à l’élicitation par des oligo-guluronates, le burst oxydant est accompagné d’un important efflux d’iodure et de VHOC principalement iodés (Küpper, 2001). Bien que ces composés halogénés peuvent être considérés comme les produits de la détoxication du peroxyde d’hydrogène, via les vHPOs, ils possèdent aussi des propriétés antimicrobiennes (pour revue, Neidleman et Geigert, 1986). De plus, il a été mis en évidence que les composés iodés et bromés pouvaient tuer des spores d’Acrochaete operculata, pathogène de l’algue rouge Chondrus crispus (Bouarab et coll., non publié). Ainsi, chez L. digitata, les vHPOs, qui sont induites suite à une élicitation, peuvent être considérées, via la production de VHOC, comme des enzymes impliquées dans les mécanismes de défense contre un pathogène.

Résultats Au début de ma thèse, j’ai participé à la construction, par PCR, d’une banque d’ADNc soustractive construite à partir de sporophytes de L. digitata élicités ou non par des oligo-guluronates. Ce travail avait pour but d’identifier des gènes induits lors des mécanismes de défense et a été poursuivi dans le cadre de la thèse de Vincent Roeder. Ainsi, ce dernier a

montré que le transcrit vBPO1 représente 12.8 % des transcrits analysés correspondant au 3^ème

transcrit différentiellement exprimé lors de l’élicitation par les oligo-guluronates (Roeder et coll., communication personnelle). Ce résultat confirme donc ceux obtenus par Northern blot et l’implication des vBPOs dans les mécanismes de défenses. Par contre aucun transcrit de vIPO n’a été détecté par cette approche. Cependant, il faut noter que la banque soustractive a été construite à partir d’ARNm extraits, chez des sporophytes, 3 et 6 heures après élicitation. Le transcrit de vIPO étant induit 6 à 12 heures après élicitation par les oligo-guluronates, cette enzyme pourrait donc également intervenir dans la réponse de défense chez L. digitata.

3. Les vHPOs : lien avec la signalisation lipidique ?

En réponse à des stress biotiques ou abiotiques, les cellules sont sous le contrôle d’un ensemble de molécules régulatrices qui permettent de les protéger. Entre autre, chez les plantes et les animaux, la voie des oxylipines est l’une des cascades de signalisation et d’activation mise en place suite à un stress (Blée, 1998 et 2002 ; Howe et Schilmiller, 2002). Ainsi, les oxylipines sont des molécules biologiquement actives générées par le métabolisme oxydatif des acides gras polyinsaturés. De la même façon, de nombreuses macroalgues marines produisent des oxylipines qui interviendraient comme phéromones sexuelles mais également dans les mécanismes de défense contre un pathogène (Schnitzler et coll., 2001 ; Bouarab, 2000 ; Pohnert et Boland, 2002).

Chez les plantes et les animaux, le clofibrate perturbe le métabolisme lipidique en stimulant la β-oxydation des acides gras par prolifération des peroxysomes. Ce composé induit donc une importante production d’espèces activées de l’oxygène et en particulier de peroxyde d’hydrogène (Lopez-Huertas et coll., 2000 ; Corpas et coll., 2001). Toutes les enzymes qui concourent à l’homéostasie lipidique, à la synthèse de signaux de défense (peroxyde d’hydrogène, oxylipines) et à la détoxication du peroxyde d’hydrogène sont alors induites, comme les phospholipases, les lipoxygénases, les hydroxylases d’acides gras (P-450), la

Résultats xanthine oxydase, l’acylCoA oxydase, la NADPH oxydase, la superoxyde dismutase, l’ascorbate peroxydase… (Pinot et coll., 1997 ; Tijet et coll., 1998 ; Barros et coll. 2003). Chez les sporophytes de L. digitata, l’application de clofibrate provoque un burst oxydant et une induction des activités vHPOs et en particulier de l’activité vIPO. En considérant les vHPOs comme des enzymes antioxydantes, l’augmentation de leur activité peut être induite suite à cette production massive de peroxyde d’hydrogène.

Cependant, Küpper et collaborateurs (2001) ont montré que l’élicitation de L. digitata par des

oligoguluronates entraînait une cascade de réactions dont l’activation d’une phospholipase A2,

ce qui suggère que, chez cette algue, des acides gras libres jouent un rôle similaire, à celui établi chez les plantes ou les animaux dans les mécanismes de défense (Chandra et coll., 1996 ; pour revues Laxalt et Munnik, 2002 ; Chakraborti, 2003). Ainsi, il se pourrait que chez L. digitata, les vHPOs soient induites via le métabolisme lipidique, et plus particulièrement la voie des oxylipines. En effet, nous avons montré que l’application de diverses oxylipines provoque une induction « tardive » des activités vHPOs et surtout de l’activité vIPO, ce qui suggère une régulation transcriptionnelle de ces enzymes par la voie des oxylipines.